Name: Simulando a mecânica de lente Alojamento através de uma lente Manual esticador (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 14 s
Description: Aprenda a simular a acomodação da lente ocular usando um esticador manual. Este método de baixo custo permite estudar a biomecânica do cristalino e investigar mudanças relacionadas à presbiopia.

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Os seguintes protocolos são aceitos sob cuidado de Animal institucional da Universidade de Maryland e Comissão de utilização, bem como o Conselho de revisão institucional. Os protocolos seguem normas federais, estaduais e locais, e as diretrizes estabelecem pela política de Universidade de Maryland em biossegurança.
1. dissecação da amostra de olho
<ol><li>
Obter uma amostra de olho do banco local de matadouro ou tecido. Se um globo de olho inteiro é obtido, extrair-se imediatamente a lente, zónulas anexadas e vítreo. Nota: Os detalhes específicos descritos a seguir referem-se aos olhos dos suínos e humanos.<ol>
<li>Usando a tesoura cirúrgica desinfectada e fórceps, cortar e remover todo o tecido em excesso em torno da esclera.</li>
		<li>Firmemente manter o olho em seu lado e, usando uma lâmina de barbear, faça uma pequena incisão ao longo do lado do olho 3 mm longe da córnea. Fazer a corte profunda o suficiente para ter atingido o vítreo dentro do olho.</li>
		<li>Com uma tesoura, corte com cuidado mais longo a incisão ao redor da circunferência do olho. Evite perfurar a lente. Uma imagem representativa é mostrada na Figura 2.</li>
		<li>Uma vez que a circunferência externa do olho foi cortada, remova o tecido posterior do olho usando fórceps. Isole a lente, zónulas, corpo ciliar e o vítreo anexado com fórceps. Uma imagem representativa é mostrada na Figura 2B.</li>
		<li>Usando a tesoura e pinça, remova o vítreo em excesso para que a lente pode deitado na MLS. Nota: Em casos de transplante de córnea, o botão corneano é usado na cirurgia e o restante do globo está disponível para fins de investigação. No entanto, este globo parcial ainda pode ser usado na preparação da instalação do esticador de lente tecido. Se apenas a parte posterior é obtida, apenas execute o passo 1.1.4–1.1.5.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Desinfecte todos pós-dissecção de equipamentos usados em solução de água sanitária de 15% por 30 min.</li>
</ol>2. julgamento montagem da lente Manual maca
<ol><li>Insira as solas de sapato de 10 mm e os topos de sapato correspondente na placa inferior da MLS então ainda há uma lacuna de 5 mm entre a parede traseira do travessão, sapato e o sapato em si.</li>
	<li>Alinhar as placas superior e inferior, encaixe as placas juntos; o dispositivo está agora na posição unstretched.</li>
	<li>Insira as placas no caso a placa e o parafuso de bloqueio no orifício localizado na parte lateral da placa de fundo.</li>
	<li>Insira o caso da placa na base e coloque a chave para os travessões alinhados.</li>
	<li>Gire a chave no sentido horário até atingir o parafuso de parada para os sapatos do contrato e torcer volta anti-horário para devolver os sapatos para a posição original unstretched.</li>
</ol>3. montagem da lente
<ol><li>Insira as solas de sapato de 10 mm na placa inferior na MLS para que um 5mm gap entre restos a parede traseira do travessão o sapato e o sapato em si.</li>
	<li>Usando pinças curvas, coloque o lente extraído virado para cima no meio da placa de fundo para que os sapatos estão apoiando a lente sobre o furo central.</li>
	<li>Encaixe o topo correspondente dos sapatos no lugar, recorte apenas as zónulas e o vítreo. Visualmente, assegurar que a lente se mantém como centrado possível na placa inferior.</li>
	<li>Repita as etapas 2.3 – 2.4.</li>
</ol>4. medição da lente
<ol><li>Coloca um sistema de imagem diretamente acima do aparelho para capturar vídeos e imagens do processo de alongamento. Não se esqueça de incluir uma régua na moldura do quadro com precisão imagens de tamanho e escala no pós-processamento. Nota: Qualquer sistema de imagem adequado é suficiente para esta etapa; Aqui usamos um 12 megapixel, focagem automática smartphone um pé da amostra.</li>
	<li>Com firmeza, mas suavemente, gire a chave no sentido horário para esticar a lente. A Figura 3 mostra imagens representativas no estado unstretched e esticada.</li>
	<li>Depois de fotografar a lente esticada, gire a chave no sentido anti-horário para restaurar a amostra em seu estado de repouso. Nota: É imperativo que a medida da lente é realizada em tempo hábil para minimizar a desidratação da lente.</li>
	<li>Fotografe claramente o estado de repouso final da lente.</li>
</ol>5. análise de dados
<ol><li>Fazer o upload da imagem para ImageJ e, use o recurso de "ponto" para selecionar pelo menos 40 pontos em torno da circunferência da lente conforme mostrado na Figura 4. Use a opção de "Medir" → "Analisar" para produzir a localização de cada ponto selecionado.</li>
	<li>Pontos de ajuste (usando o software , por exemplo, MATLAB) os local a fim de produzir um raio e qui-quadrado do ajuste conforme mostrado na Figura 4B. Converta o pixel radius e erro em métricas usando a régua fotografada.</li>
	<li>Execute duas caudas teste t pareado para comparar uma lente individual antes e depois alongamento da MLS.</li>
</ol>

<ol><li>Von Helmholtz, H. Uber die akkommodation des auges. Arch Ophthal. 1, 1-74 (1855).</li>
<li>Schachar, R. A., Black, T. D., Kash, R. L., Cudmore, D. P., Schanzlin, D. J. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/279579409_The_mechanism_of_accommodation_and_presbyopia_in_the_primate">The mechanism of accommodation and presbyopia in the primate.</a> Ann Ophthalmol. 27, 58-67 (1995).</li>
<li>Glasser, A., Campbell, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Presbyopia+and+the+optical+changes+in+the+human+crystalline+lens+with+age%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">Presbyopia and the optical changes in the human crystalline lens with age.</a> Vision Res. 38 (2), 209-229 (1998).</li>
<li>Reilly, M. A., Hamilton, P. D., Perry, G., Ravi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+the+behavior+and+natural+and+refilled+porcine+lenses+in+a+robotic+lens+stretcher%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Comparison of the behavior and natural and refilled porcine lenses in a robotic lens stretcher.</a> Exp Eye Res. 88, 483-494 (2009).</li>
<li>Langenbucher, A., Huber, S., Nguyen, N. X., Seitz, B., Gusek-Schneider, G. C., Küchle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+accommodation+after+implantation+of+an+accommodating+posterior+chamber+intraocular+lens%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cataract+Refract+Surg%22%5BJournal%5D)">Measurement of accommodation after implantation of an accommodating posterior chamber intraocular lens.</a> J Cataract Refract Surg. 29 (4), 677-685 (2003).</li>
<li>Ehrmann, K., Ho, A., Parel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomechanical+analysis+of+the+accommodative+apparatus+in+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Exp+Optom%22%5BJournal%5D)">Biomechanical analysis of the accommodative apparatus in primates.</a> Clin Exp Optom. 91 (4), 411(2008).</li>
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<li>Cortes, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+Protocols+for+Ex+Vivo+Lens+Stretching+Tests+to+Investigate+the+Biomechanics+of+the+Human+Accommodation+Apparatus%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Experimental Protocols for Ex Vivo Lens Stretching Tests to Investigate the Biomechanics of the Human Accommodation Apparatus.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (5), 2926-2932 (2015).</li>
<li>Bernal, A., Parel, J. -M., Manns, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+Posterior+Zonular+Fiber+Attachment+on+the+Anterior+Hyaloid+Membrane%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Evidence for Posterior Zonular Fiber Attachment on the Anterior Hyaloid Membrane.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 47 (11), 4708(2006).</li>
<li>Kammel, R., Ackermann, R., Mai, T., Damm, C., Nolte, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pig+Lenses+in+a+Lens+Stretcher%5BTitle%5D)+AND+%22Optom+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Pig Lenses in a Lens Stretcher.</a> Optom Vis Sci. 89 (6), 908-915 (2012).</li>
<li>Hahn, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+Ex+Vivo+Porcine+Lens+Shape+During+Simulated+Accommodation%2C+Before+and+After+fs-Laser+Treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Measurement of Ex Vivo Porcine Lens Shape During Simulated Accommodation, Before and After fs-Laser Treatment.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (9), 5332-5343 (2015).</li>
<li>D'Antin, J. C., Cortes, L. P., Montenegro, G. A., Barraquer, R. I., Michael, R. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1755-3768.2015.0333/abstract">Evaluation of a portable manual stretching device to simulate accommodation.</a> Acta Ophthalmol. 93 (255), (2015).</li>
<li>Pierscionek, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-related+response+of+human+lenses+to+stretching+forces%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Age-related response of human lenses to stretching forces.</a> Exp Eye Res. 60 (3), 325-332 (1995).</li>
<li>Marussich, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+Crystalline+Lens+Volume+During+Accommodation+in+a+Lens+Stretcher%5BTitle%5D)+AND+%22Invest+Ophthalmol+Vis+Sci%22%5BJournal%5D)">Measurement of Crystalline Lens Volume During Accommodation in a Lens Stretcher.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 56 (8), 4239(2015).</li>
<li>Martinez-Enriquez, E., Pérez-Merino, P., Velasco-Ocana, M., Marcos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((OCT-based+full+crystalline+lens+shape+change+during+accommodation+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Exp%22%5BJournal%5D)">OCT-based full crystalline lens shape change during accommodation in vivo.</a> Biomed Opt Exp. 8 (2), 918-933 (2017).</li>
</ol>

AB tem participação no Bioniko Consulting LLC.

Nós desenvolvemos um novo método para fornecer uma maneira precisa e eficiente de estudar a capacidade de alojamento da lente, utilizando um mecanismo de fixação de duplo-peça para acoplar a maca para a amostra. Durante o alojamento, a lente relaxa, e o diâmetro diminui em resposta ao relaxamento de fibras zonular1,2,4,19. O método centra-se sobre este fenómeno de aperto e controlando a tensão ...

A acomodação é o processo pelo qual o olho humano é capaz de ajustar dinamicamente a forma de seu cristalino para ver objetos a distâncias longe ou perto, em foco. Acomodação é um processo intrinsecamente biomecânico. Após estímulo neural, os músculos ciliares produzem uma força sobre o corpo ciliar e das fibras de zonule que atribuem a circunferência da lente da cápsula1,2. Embora existam diferentes teorias atrás a biomecânica de alojamento, a mais amplamente aceita é a hipótese de Helmholtz. De acordo com a hipótese, a lente está em um estado natural e esticado, correspondente à forma mais fina da lente que é ideal para o foco de objetos distantes. Para alterar o foco para objetos mais próximos, contraem os músculos ciliares e as fibras zonular estão relaxadas. Por sua vez, engrossa a lente, aumentando a curvatura da superfície anterior e posterior. Isso corresponde a um aumento no poder dióptrico que é necessário para a visão, portanto, uma menor distância focal1de perto.
A capacidade de acomodar é comprometida ao longo do tempo através de uma condição chamada presbiopia. Afetando todo mundo por 50 anos, presbiopia faz com que o olho não é possível alterar dinamicamente o foco de longe para fechar distâncias3. Para combater a presbiopia, métodos atuais são passivos incluindo lentes bifocais e lentes corretivas. Ao mesmo tempo aumentar a habilidade de focalizar objetos próximos em alguns aviões, tais tratamentos passivos não é possível restaurar a capacidade dinâmica de foco da lente,4,5. A fim de tratar a presbiopia eficientemente, ou possivelmente impedi-lo, há uma necessidade contínua para entender melhor o alojamento.
Para estudar a lente alojamento, um número de dispositivos foram desenvolvido para simular o fenômeno ex vivo4,6,7,8,9. Foram introduzidos, para monitorar o alongamento da lente através de de forças centrífugas8discos girando. Para replicar mais fielmente o fenômeno, lente alongamento dispositivos foram gradualmente introduzidos e inovou. Usando uma lente maca, Manns et al. caracterizada a força necessária para acomodar a lente enquanto correlacionando tal a potência da lente e o diâmetro equatorial9. Entendimento atual é que a lente endurece com a idade, resultando em uma mudança reduzida em forma de lente, em resposta a uma força igual a partir do corpo ciliar3,10,11,12.
Macas de lente atual muitas vezes envolvem uma configuração complexa, implementando eletrônica e taxas de alongamentos programáveis e requer o cadáver inteiro globo ocular6,7,10,13. Esta exigência aumenta o custo por experiência de mais de US $500,00 por olho e disponibilidade de amostra. Aqui nós apresentamos um método para replicar a lente alojamento a baixo custo, como o olho posterior totaliza cerca US $200,00. Pouco menos sofisticado do que muitos dispositivos usados hoje, a técnica é muito mais custo-eficaz e adotáveis sem comprometer os resultados. Este método é centrado em torno de uma maca de lente manual (MLS), representada na Figura 1e usa um sistema exclusivo de fixação sobre as fibras zonular e um método de torção radial para expandir o diâmetro da lente. A precisão fisiológica do protocolo é validada pelas conclusões do Bernal et al., que estudou o caminho pelo qual as fibras zonular anteriores e posteriores estão ligadas para a cápsula de lente14. Usando o design de sapatos personalizados, que exigem apenas a lente, zonule e corpo ciliar, objetivamos estudar biomecânica lente replicando Alojamento fisiológico.

<table><tbody><tr><td>Maca de Lente Manual</td><td>Bioniko</td><td>MLS</td><td>Diferentes espécies de animais exigirão diferentes tamanhos de calçado</td></tr><tr><td>Amostras de Olhos Suínos</td><td>George G. Ruppersberger; matadouro</td><td>N/A</td><td>Globos oculares inteiros foram obtidos</td></tr><tr><td>Amostras de Olhos Humanos</td><td>The National Disease Research Interchange</td><td>N/A</td><td>Foram encomendados Pólos posteriores sem córneas</td></tr><tr><td>Tesouras de dissecação (5 1/2'' Em linha reta)</td><td>Electron Microsopy Sciences</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>Tissue Forceps (4 1/2'')</td><td>Electron Microsopy Sciences</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>iPhone 6s</td><td>Apple</td><td>N/A</td><td>Qualquer sistema de imagem com resolução de ~0,1 mm funcionará</td></tr><tr><td>Hipochorito de sódio</td><td>Clorox</td><td>Clorox Regular-Bleach</td><td>Qualquer desinfetante funcionará</td></tr></tbody></table>

simulando a mecânica de lente alojamento através de uma lente manual esticador

Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

O objetivo do presente protocolo é imitar a biomecânica de acomodação fisiológica de uma maneira custo-eficiente e prática. Alojamento é alcançado através da contração do corpo ciliar e relaxamento das fibras zonule, que resulta em espessamento da lente necessário para visão de perto. Aqui, apresentamos um romance, um método simples, no qual alojamento é replicado por enrijecer as zónulas ligadas da cápsula da lente através de um esticador de lente manual (MLS). Esse método monitora o alongamento radial alcançado por uma lente quando submetido a uma força consistente e permite uma comparação de acomodar lentes, que podem ser esticadas, a não-acomodando lentes, que não podem ser esticadas. Importante, os casais de maca para as zónulas diretamente e não para a esclera do olho, exigindo apenas a lente, zónulas e corpo ciliar ao invés da amostra de todo o globo. Esta diferença pode diminuir significativamente o custo de aquisição de lentes de dador cadáver cerca de 62% em relação a aquisição de todo o globo.

Olhos de suínos, uma amostra comum para estudar a presbiopia através de lente alongamento4,15, obtiveram-se, (n = 10) de um matadouro local e este protocolo foi utilizado para observar a capacidade de alojamento das lentes. Figura 5 A mostra a comparação da lente suínos antes e após alongamento através da MLS. Houve um aumento de 0,07 mm média 0,19 ± raio de lente quando esticada (<em...

Apresentamos um método eficiente de estudar Alojamento lente usando uma maca de lente manual. A imita protocolo fisiológico Alojamento puxando as zónulas ligado ao redor da cápsula da lente, desse modo, estendendo-se a lente.

Simulando a mecânica de lente Alojamento através de uma lente Manual esticador

The goal of this protocol is to mimic the biomechanics of physiological accommodation in a cost-efficient, practical manner. Accommodation is achieved ...

O objetivo geral desta técnica é fornecer um método mais viável e barato para estudar com precisão a biomecânica do cristalino. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da biomecânica ocular sobre como o cristalino muda com a perda de acomodação e o aparecimento de presbiopia. A principal vantagem dessa técnica é que ela monitora com precisão a capacidade da lente de acomodar a um baixo custo de material e alta robustez processual.Depois de obter a amostra do olho, segure firmemente o lado do olho e use uma lâmina de barbear para fazer uma pequena incisão ao longo do lado a três milímetros de distância da córnea profunda o suficiente para alcançar o vítreo. Usando uma tesoura esterilizada, continue cuidadosamente a incisão ao redor da circunstância do olho usando a pinça para remover o tecido posterior do olho depois de excisado. Isole o cristalino, as zônulas e o vítreo anexado usando uma pinça conforme necessário para desconectar as zônulas e o corpo ciliar dos músculos ciliares, mantendo a conexão com a lente.Em seguida, remova o excesso de vítreo para que a lente possa ficar plana na maca manual da lente. Tome cuidado para manter o cristalino, zônulas e uma

simulating-mechanics-lens-accommodation-via-manual-lens

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Este manuscrito apresenta uma técnica de aplicar ou libertar forças em células aderentes ou tecidos usando alongamento unidirecional.

Alongamento Células micropatterned num PDMS Membrana

Um novo protocolo de imagem foi desenvolvido usando um atuador mecânico acionado por motor personalizado para permitir a medição de respostas em tempo real à tensão mecânica em células vivas. Relevante para a mecanobiologia, o sistema pode aplicar deformações de até 20%, permitindo imagens quase em tempo real com microscopia de força confocal ou atômica.

Imagens de células vivas durante Mecânica estiramento

Aqui, fabricamos micro / nano estruturas poliméricas 3D nas quais tanto a forma quanto o alinhamento molecular podem ser projetados com precisão em escala nanométrica pelo uso de escrita direta a laser. A deformação induzida por luz de vários tipos de microestruturas de elastômero cristalino líquido pode ser controlada em escala microscópica.

Atuadores de luz de forma livre - Fabricação e Controle de atuação em escala microscópica

Aumentos relacionados à idade na rigidez da lente ocular estão ligados à presbiopia. Este protocolo descreve um método simples e econômico para medir a rigidez da lente do mouse. As lentes de camundongos, como as lentes humanas, tornam-se mais rígidas com a idade. Este método é preciso e pode ser adaptado para lentes de animais maiores.

Aplicação sequencial de lamelas de vidro para avaliar a compressão Rigidez do Lens Mouse: tensão e morfométricas Análises

O método apresentado envolve alongamento uniaxial de hidrogéis macios 3D embutidos na borracha de silicone, permitindo microscopia confocal ao vivo. Demonstra-se a caracterização das cepas de hidrogel externos e internos, bem como o alinhamento de fibras. O dispositivo e o protocolo desenvolvidos podem avaliar a resposta das células a vários regimes de tensão.

Tensão controlada de hidrogéis 3D sob imagem de microscopia ao vivo

Apresentamos um método automatizado para caracterizar o módulo de elasticidade efetivo de uma lente ocular usando um teste de compressão.

Teste automatizado de compressão da lente ocular

Aqui, apresentamos um dispositivo de estiramento equibiaaxial versátil que é acionado pneumaticamente e compatível com microscopia de alta resolução.

Dispositivo de alongamento equibiaxial para microscopia de fluorescência confocal de células vivas de alta ampliação

Aqui, apresentamos um dispositivo inovador que aplica formas de onda de deformação isotrópicas e uniaxiais às células, enquanto apoia o cultivo em substratos com rigidez sintonizável e matrizes proteicas personalizáveis. Essa plataforma simples e econômica permite que pesquisadores investiguem como pistas mecânicas regulam a função celular tanto em estudos fundamentais quanto em contextos relevantes para doenças.

Uma plataforma inovadora para alongamento celular in vitro e imagem

Um experimento de pressurização romance impulsivo celular foi desenvolvido utilizando um dispositivo de bar Kolsky para investigar os mecanismos moleculares / celulares da explosão induzida lesão cerebral traumática.

Pressurização impulsivo de células neuronais de Estudos Traumático Brain Injury

O procedimento demonstra a metodologia de elastografia de ressonância magnética para monitorar o resultado de engenharia de tecidos adiposo e construções osteogénicas engenharia através da avaliação não invasiva locais das propriedades mecânicas, utilizando elastografia ressonância magnética microscópica (μMRE).

Metodologia Elastografia por Ressonância Magnética para a Avaliação de engenharia de tecidos Crescimento Construct

Aprenda a simular a acomodação da lente ocular usando um esticador manual. Este método de baixo custo permite estudar a biomecânica do cristalino e investigar mudanças relacionadas à presbiopia.

Simulando a mecânica de lente Alojamento através de uma lente Manual esticador

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