Technieken voor verwerking Ogen geïmplanteerd met een Retina Prothese voor gelokaliseerde Histopathologisch Analyse: Part 2 Epiretinal Implantaten met Retina Kopspijkers
14 februari 2015
Hier beschrijven we histologische technieken voor het visualiseren van oculaire weefsel direct naast een metalen epiretinale tack en een retinale prothese.
Retinale prothesen met hardmetalen onderdelen zijn niet compatibel met traditionele histologische processen. Hier beschrijven we technieken voor het beoordelen van de gezondheid van het oog direct naast een retinale implantaat dat epiretinaal is bevestigd met een metalen T. Dit wordt bereikt door eerst het oog te nucleëren en te fixeren volgens het protocol dat in een bijbehorende video wordt beschreven, en vervolgens een weefselmonster te disseceren, inclusief het implantaat en de retinale T. De tweede stap is om het weefselmonster progressief te dehydrateren en vervolgens ingebed in een epoxyhars in de gewenste oriëntatie met behulp van een tweedelige inbeddingsprocedure. Vervolgens wordt de uiteindelijke harsblok in een speciale houder gemonteerd en geleidelijk afgeslagen tot een doorsnede door het implantaat en het omringende oculaire weefsel op het gewenste niveau wordt blootgelegd.
De laatste stap is om het blootgestelde weefsel oppervlaktekleuring te geven, en vervolgens af te beelden en te fotograferen met een hoogwaardige dissectiemicroscoop om de cellulaire architectuur naast de geïmplanteerde prothese te visualiseren. Deze stappen worden vervolgens herhaald zoals nodig is. Uiteindelijk wordt een reeks dwarsdoorsneden van het weefselmonster, inclusief het implantaat in situ, verzameld en kan worden gebruikt om het ontwerp van het apparaat of de operatie te verfijnen, evenals om de veiligheid van de specifieke prothese te beoordelen.
Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals traditionele op bladen gebaseerde snijhistologie, is dat in het hart geïmplanteerde objecten, inclusief metalen componenten, in situ kunnen blijven tijdens de procedure, waardoor visualisatie van de implantaat-weefselinterface mogelijk is. Deze methode kan cruciale vragen in het gebied van retinale prothesen beantwoorden, zoals het beoordelen van de structurele integriteit van het delicate oculaire weefsel naast een geïmplanteerde retinale prothese. Na enucleatie van het oog en fixatie zoals beschreven in een bijbehorende JoVE-video, visualiseer het implantaat en het punt waar het aan de buitenkant van het oog is bevestigd.
Gebruik een 15 graden blad. Maak een circumferentiële transcorneale incisie en verwijder de hoornhuidschelp om de binnenkant van het oogbol te onthullen. Merk op dat de lens eerder is verwijderd tijdens de lensectomie vitrectomie, die deel uitmaakt van de chirurgische procedure voor deze epiretinale implantaat.
Vervolgens disin, insert de iris en eventuele resterende Z-vezels van de lens om de achterste kamer met het epiretinale implantaat en de metalen T in situ te onthullen. Afhankelijk van het implantaat en het uitgevoerde onderzoek, verwijder overtollige componenten voor verdere dissectie. In het huidige voorbeeld bestaat het te evalueren epiretinale array uit een prototype hermetische diamantelektrode en elektronisch pakket dat is ondergebracht in een conforme siliconendrager.
Dissecteer voorzichtig een monster dat de tack en het omringende weefsel in de gewenste oriëntatie omvat. Gebruik fijne dissectiescharen om strips met volledige dikte uit de achterkant van het oog te snijden, inclusief sclera, choroïde en retina. Hier extracteer voorzichtig het diamantelektrodepakket door fijne dissectie met het scalpel.
Laat het siliconenlichaam van het implantaat samen met de retinale tack en de overblijfselen van de platinabedrading achter. Neem een monster dat een longitudinale doorsnede van de tack laat zien die alle retinale lagen naast de tack toont. Breng het monster vervolgens terug naar 70% Ethanol.
Dehydrateer het monster gedurende drie dagen in progressieve ethanolfasen. Eerst dehydrateer het monster in 70% ethanol gedurende twee uur, twee keer. Vervolgens dehydrateer het monster in 80% ethanol gedurende twee uur twee keer, en dan overnacht dehydrateer het monster in 90% Ethanol gedurende twee uur twee keer. Ga verder met het dehydrateren van het monster in 100% ethanol gedurende twee uur twee keer, en dan overnacht.
Dehydrateer tenslotte het monster in 100% aceton gedurende twee uur twee keer. Verwijder het monster uit het aceton en observeer het onder een lichtmicroscoop terwijl het aan de lucht droogt bij kamertemperatuur. Het verwijderen van vloeistof uit de zachte weefsels resulteert in instorting van cellen en krimp.
Het monster wordt overgebracht naar epoxy net voordat het begint te krullen en in te storten. Een waardering van wanneer het weefsel krullen en instorten optreedt, wordt ontwikkeld met ervaring. Om het monster in heldere epoxyhars in te bedden, dompelt u het oogweefsel in vloeibare epoxy in een geschikte afsluitbare container.
Laat de epoxy voorzichtig ontgassen in een vacuümkamer en laat deze een nacht bij kamertemperatuur uitharden. Zorg ervoor dat het monster in de gewenste oriëntatie wordt ingebed door de uitgeharde epoxy en het monster met een decoupeerzaag en riet te herstellen. Het hergrootte blok dat het oogweefsel in verse vloeibare epoxy bevat, zodat de lange as van de tack parallel is georiënteerd aan de onderkant van de mal. Gebruik een druppel superlijm om het hergrootte monster aan de onderkant van de monsterhouder te bevestigen.
Vul de monsterhouder met vloeibare epoxy en ontgas zoals eerder. Laat het overnacht uitharden. Monteer vervolgens de hars in een slijpmonsterhouder en slijp het monster handmatig op 230 tot 250 RPM met water aan met siliciumcarbidpapier. Voor kleuring, dompel het geslepen oppervlak in toine blauwe kleuring gedurende drie tot vijf minuten of totdat de kleuring zich ontwikkelt.
Na het spoelen van het monster met kraanwater, beeld de geslepen oppervlakte van het monster af met een hogere vermogensdissectie. Scope. Om de cellulaire lagen van de retina te visualiseren, brengt u een druppel gedistilleerd water aan op de bovenste oppervlakte van de epoxy net boven het monster. Om de diffractie aan de lucht-epoxy-interface te verminderen.
Gebruik een lichtbron met een zwanenhalsvezel om het monster te belichten. Herhaal de slijp- en beeldvormingsstappen elke keer met het wegslijpen van een vooraf ingestelde dikte van het monster. Het
Overzicht
Dit artikel beschrijft histologische technieken voor het visualiseren van oculaire weefsel aangrenzend aan een metalen epiretinale tack en retinale prothese. De methoden maken de beoordeling van de gezondheid van het oog in relatie tot retinale implantaten mogelijk, waardoor beperkingen van traditionele histologische processen worden overwonnen.
Belangrijke studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Oftalmologie
- Histologie
Achtergrond
- Retinale prothesen bevatten vaak hardmetalen componenten.
- Traditionele histologische methoden zijn niet compatibel met deze implantaten.
- Begrip van de weefsel-implantaatinterface is cruciaal voor de veiligheid en werkzaamheid van het apparaat.
- Bestaande methoden kunnen het implantaat in situ mogelijk niet visualiseren.
Doel van het onderzoek
- Technieken ontwikkelen voor het beoordelen van de gezondheid van oculaire weefsel nabij retinale prothesen.
- De cellulaire architectuur rond geïmplanteerde apparaten visualiseren.
- Het ontwerp van retinale implantaten verfijnen op basis van histologische bevindingen.
Gebruikte methoden
- Enucleatie en fixatie van het oog.
- Dissectie van weefselmonsters inclusief het implantaat.
- Progressieve dehydratie en inbedding in epoxyhars.
- Slijpen en kleuring van harsblokken voor beeldvorming.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle visualisatie van oculaire weefsel nabij het retinale implantaat.
- Verzameling van doorsnede-afbeeldingen om de weefselintegriteit te beoordelen.
- Demonstratie van de voordelen van de methode ten opzichte van traditionele histologie.
- Inzichten in de structurele integriteit van weefsels nabij implantaten.
Conclusies
- De ontwikkelde technieken maken een effectieve beoordeling van de oculaire gezondheid nabij retinale prothesen mogelijk.
- Deze methoden kunnen toekomstige ontwerpen en chirurgische benaderingen voor retinale implantaten informeren.
- Visualisatie van de implantaat-weefselinterface is cruciaal voor het begrijpen van biocompatibiliteit.
Veelgestelde vragen
Executive Industry Relevance
Reliable histopathological analysis of ocular tissue adjacent to retinal prostheses is critical for de-risking device safety and informing design in preclinical development. This technique enables direct visualization of the implant-tissue interface, overcoming limitations of traditional histology with hard metal components. The approach supports predictive confidence in device biocompatibility and informs risk-adjusted advancement decisions for retinal implant portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of tissue response to implanted devices at the cellular level.
- Supports mechanistic de-risking by revealing localized tissue integrity and cytoarchitecture.
- Provides evidence for functional target validation of implant safety profiles.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of validated tissue samples for reproducible histological assessment.
- Enables quantitative imaging outputs for standardized evaluation of device-tissue interactions.
- Supports assay readiness for screening new implant materials or designs.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical tissue analysis with translational biomarker development for device safety.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by enabling in situ assessment.
- Reduces biological risk in advancing implant candidates toward clinical evaluation.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the preclinical evaluation continuum, bridging early discovery, device optimization, and translational safety assessment for retinal prostheses.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on tissue compatibility and injury mechanisms at the implant interface.
- Screening: Provides reproducible, quantitative histological outputs for comparing device designs.
- Analytics: Delivers high-resolution cross-sectional images for statistical analysis of tissue integrity.
- Translational Research: Enables alignment of preclinical findings with clinical safety endpoints.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable workflow for evaluating other hard-tissue implant interfaces beyond ophthalmology.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in device-tissue compatibility and reduces mechanistic ambiguity.
- Operational Value: Standardizes histological processing for implants with hard metal components.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and optimizes resource allocation in device development pipelines.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of implant candidates based on direct tissue assessment.
Implementation Considerations
- Requires expertise in tissue dissection, embedding, and histological imaging.
- Needs access to specialized grinding, staining, and high-power microscopy infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization for reproducible sample orientation and imaging.
- Adaptable to various implant types but may require protocol modifications for different tissues.
- Sample destruction during grinding necessitates careful planning and documentation at each stage.
