Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Utvikling av en Published: April 6, 2016 doi: 10.3791/53907

Summary

Nåværende in vitro modeller for å vurdere kontaktlinser (CLS) og andre øyet-relaterte programmer er sterkt begrenset. Den presenterte okulær plattformen simulerer fysiologiske tåre, rive volum, luft eksponering og mekanisk slitasje. Dette systemet er svært allsidig og kan anvendes på forskjellige in vitro-analyser med CLS.

Introduction

To vesentlige områder av interesse innenfor kontaktlinse (CL) arena inkluderer ubehag og utvikling av nye CL-programmer. Belyse mekanismene bak CL ubehag er et tema som har ligget gjemt feltet i flere tiår. 8 Utviklingen av romanen, funksjonelle CLS, som for eksempel narkotika-levering enheter 1,3,9 og biosensorer, er 10-12 et område med økende interesse, med betydelige potensielle markeder. I begge tilfeller vil en sofistikert in vitro modell gi relevant informasjon for å hjelpe med å velge riktig linsematerialer eller konstruksjonsmessige egenskaper i utviklingsfasen. Dessverre, nåværende in vitro modeller for å vurdere CLS og andre øyet relaterte programmer er relativt grove og lite sofistikert. Tradisjonelt er in vitro CL studier som evaluerte tear film deponering eller levering av legemidler utføres i statiske, store volum hetteglass som inneholder et fast væskevolum, som flottly stiger fysiologiske mengder. Videre mangler denne enkle modell naturlig tåre komponent og blinkerefleks, som begge definerer faktorer av det okulære miljøet.

Utviklingen av en sofistikert, fysiologisk relevant øye "modell" vil medføre en tverrfaglig tilnærming og krever betydelig in vivo validering. Av disse grunner, de grunnleggende rammene for vår in vitro øyet modellen er svært allsidig, slik at modellen kan være kontinuerlig forbedres gjennom fremtidige oppgraderinger og modulasjoner. Til dags dato, er modellen i stand til å simulere tåre volum, tåre, mekanisk slitasje og luft eksponering. Formålet er å skape en in vitro modell som vil gi meningsfulle resultater, som er prediktiv og komplementær til in vivo og ex vivo observasjoner.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle forsøk ble gjennomført i samsvar og overholdelse av alle relevante retningslinjene ved University of Waterloo dyr forskningsetiske komité. De storfe øyne er sjenerøst donert fra en lokal slakteri.

1. Eye Model

  1. Design og produksjon av muggsopp 13
    1. Design øyet modeller i henhold til de gjennomsnittlige fysiologiske dimensjoner av menneskelig voksne øyne. 13
    2. Legg igjen en avstand på 250 mikrometer mellom øyeeplet og øyelokk stykker av øyet modell. Design de respektive formene ved hjelp av dataassistert konstruksjon (DAK) programvare.
    3. Opprett ny .cad fil eller .sldprt fil med AutoCAD eller Solidworks. Lag 3D-modeller av den menneskelige øyeeplet / øyelokk. Lag former av modellene og lagre formene som STL-filer.
    4. Import STL-filer i 3D skriverprogramvaren (f.eks makeware for replicator2). Angi parametere for print (plassering, sparseness, skala, orientering, glatthet, etc. 13.
    5. Lagre filen som G-kode fil for 3D-skrivere å lese. Ved å velge materialer som PLA (polymelkesyre), ABS (akrylnitril-butadien-styren), PC (polykarbonat), eller en kombinasjon derav, for å skrive ut de formene 13.
    6. Installere ønskede filament av materialet av valget. Importer G-kodefilen inn i 3D-printer til å lese. Skriv ut formen.
      MERK: Du kan også lage formene øyet ved hjelp av en datamaskin numerisk styrt (CNC) maskin, hvis en glattere overflate på øyet modellen er ønsket. For CNC mugg produksjon, er materialer for støpeformer ikke lenger begrenset til termoplastmaterialer, men strekker seg til metall, keramikk, og kjemisk motstands polymerer slik som polytetrafluoretylen.
    7. Åpne CNC programvaregrensesnitt som er koblet til en skjære drill. Konstruer 3D-former i henhold til front, topp, side og perspektivskisser av de tidligere konstruerte øyeeplet / øyelokk modell muggsopp i kontroll programvaregrensesnitt. Velg riktige parametrene formaskinering (litt størrelse, underlaget materiale, materialtykkelse) og fortsett å kutte formen.
  2. Syntese av okularer Bruke PDMS
    1. Ved hjelp av en sprøyte, måle 10 ml volum av PDMS (polydimetylsiloksan) basis og fylle det inn i en 15-50 ml sentrifugerør. Tilsett 10% vekt / volum av den elastomere oppløsning av totalvekten av PDMS. Ved hjelp av en rørestav, blande løsninger godt.
    2. Hell PDMS løsning i øyeeplet og øyelokk muggsopp. La PDMS sedimentere ved romtemperatur O / N (eller i minst 12 timer) for å starte polymeriseringen, og slik at luftboblene til å oppløse ut av polymeren.
      MERK: Kontroller at det ikke er noen bobler igjen i PDMS som kan stige eller utvide.
    3. Deretter setter formene i en 75 ° C (167 ° F) ovn i 1 time, eller 150 ° C (302 ° F) i 5 minutter. For en mykere gel, la PDMS sitte ved RT i minst 48 timer til helt polymer.
    4. Sett prøvene i fryseren i noen minutter; dette vil krympe PDMS og forenklefjerning av prøvene fra støpeformene. Utdrag okularene fra formene med en tynn stekespade.
    5. For levering av løsningen i mellomrommet mellom øyeeplet og øyelokk stykker, kobler en 1/16 "x 1/8" polytetrafluoretylen rør med en 1/16 "lik etappe kobling rør kontakten og fest den på øyelokket stykket på slangen hull .
  3. Syntese av Eyeball Piece Bruke Agarose
    MERK: øyeeple stykket kan syntetiseres ved hjelp av andre polymerer, så som agarose. Den følgende fremgangsmåten kan også bli modifisert for å fremstille øyestykker fra en rekke agar typer, som PDA (potet dekstrose agar) eller SDA (Sabouraud dextrose agar).
    1. For å fremstille en 2% (2 g / 100 ml) gel, måle 2 g agarose og blandes med 100 ml ultrarent vann. Bringe oppløsningen til å koke (100 ° C) slik at den agarose oppløses fullstendig. La løsningen avkjøles i 5 min.
    2. Hell blandingen i øyeeplet mold og la løsningen avkjøles i tre0 min ved RT. Fjern øyeeplet stykker med en slikkepott. Oppbevar øyeeplet agar i en -20 ° C fryser for senere bruk. For mikrobiologi studier, sterilisere øyeeplet muggsopp ved autoklave og / eller UV-bestråling.
  4. Innlemmelse av Bovine hornhinnen på PDMS Eyeball
    MERK:. Denne protokollen er tilpasset fra Parekh et al 14
    1. Utfør disseksjon og inkorporering av storfe hornhinner i sterile forhold under en laminær hette. Acquire øynene og dissekere dem på samme dag.
    2. Slå strømmen panseret på i 10 minutter før bruk og rense med 70% etanol alkohol. Sørg for at alle materialer og instrumenter er steril ved autoklavering ved 273 ° C / 133 ° C i 45 min, og plassert ikke mindre enn 4 inches fra Flow hette inngangen.
    3. Dyppes bovin øyet i et beger inneholdende en fortynnet povidon-jodløsning i 2 min. Skyll øyet i et beger inneholdende fosfatbufret saltoppløsning (PBS) pH 7.4. Bruk pinsett plassere forsiktig øye på et glass petriskål, hornhinnen med forsiden opp.
    4. Fjern overflødig muskel og fettvev ved å kutte på scleral festepunktene med butte enden disseksjon saks. Kast den overflødig vev i en steril beger utpekt for animalsk avfall.
    5. Ved hjelp av mikro-saks, fjerne konjunktiva fra øyet. Pakk øye med sterilt gasbind, opprettholde en avstand på minst 1 cm fra limbus.
    6. Ved hjelp av en skalpell, langsgående snitt i sclera ca. 2 mm fra limbus region og overfladisk for derved å unngå gjennomtrengning av den underliggende årehinnen og glasslegeme. utvide nøye snittet ved 360 ° ved hjelp av en skalpell eller disseksjon saks uten deformering av hornhinnen fra sitt naturlige krumning.
    7. Med fin pinsett, fjerner hornhinnen fra øyet. Bruk pinsett, fjerner du forsiktig følge uveal vev og skyll hornhinnen med PBS.
    8. Oppbevar hornhinnen ved 31ºC i en steril beholder med kulturenmedium (for eksempel Medium 199) inneholdende 3% føtalt bovint serum for å opprettholde vev fuktighet og næring celle.
    9. Før eksperimentering, hvile excised hornhinnen på PDMS øyeeplet, og klemme de to delene sammen med en spesialisert clip-on.

2. Blink-plattform

  1. Design og produksjon av Blink-plattformen
    MERK: blink-plattformen består av tre funksjonelle deler: eye modell (beskrevet i punkt 1), girsystem, og elektronikken.
    1. Design og produksjon blinking plattformen ved hjelp av DAK og 3D-utskrift, tilsvarende som beskrevet for øyet modellen (kapittel 1.1). Design girsystemet slik at det oversettes enkel rotasjon av motorene i de laterale og rotasjonsbevegelser av okularene. 15
    2. Ved hjelp av tannhjulet og tannhjulmekanisme, oversette rotasjonsbevegelse av en trinnmotor inn i den laterale bevegelse av et tannhjul, som er forbundet med de øyelokk stykker.
    3. Brukerkonjugat gearsystem, forsterke en rotasjonsbevegelse fra en trinnmotor i tre (eller flere) rotasjonsbevegelser for tre ulike øyeeplet stykker.
    4. Juster de to drevsystemer, ett for øyelokket og en for øyeeple, slik at avstanden mellom de to er konstant. Monter det elektroniske systemet med en mikrokontroller, motor skjold, og to motorer.
      MERK: Bruk to stepper motorer å gi rotasjonsmotorer, som er oversatt av girsystemet inn en blinkende bevegelse.
    5. Koble sammen de to trinnmotorene med et system bestående av en motor skjold stablet på mikrokontrolleren. Koble til og konfigurere de elektroniske komponentene til å arbeide med åpen kildekode-produkter.
    6. Programmere systemet til å kontrollere motor parametere som runder per minutt (RPM), antall runder fremover, antall runder bakover, og snu stil.
      MERK: Se tilleggs "Arduino kode fil" for mer informasjon.
    7. Last ned systemprogramvaren fra manufacturers 'hjemmeside.
    8. Installer programvare og åpne den. Skriv inn koden for å kontrollere stepper motorer i ønsket konfigurasjon. Tilkobling av systemet med en kilde for å drive det elektroniske systemet, slik at motorene beveger seg på den ønskede måte som er definert av forskeren.
      MERK: Se tilleggs "Arduino kode fil".
  2. Montering med Microfluidics (kunstig tåre Solution)
    1. Ta syntetisert øyeeplet og øyelokk biter og sett dem på deres tilsvarende clip-ons for øye-modell. Koble slangen som er koblet med en sprøyte og plassert på mikrofluidpumpe med øyelokket stykke (avsnitt 1.2.5). Prøvekjør plattform og sjekk for konsekvent bevegelse.
    2. Prime slangen og se etter en jevn strøm av kunstig tåreoppløsning (ATS). Oppskriften på ATS har tidligere blitt rapportert. 16
    3. bevege manuelt øye mønster- delene sammen på et plant plan, slik at øyeeplet og øyetLokket er i kontakt. Angi strømningshastigheten for mikrofluidpumpen til ønskede verdier. Sett fysiologiske strømningsrater til 1-1,5 mL / min. 17
    4. Starte pumpen og aktuatorene til å begynne eksperiment. For stoffet levering eksperimenter, plasserer stoffet inneholder kontaktlinse på øyeeplet stykke.
    5. Tillat gjennomstrømnings fluid å dryppe inn i en 12-brønns plate. På de ønskede satt tidsintervaller, kvantifisere analytten eller medikamentkonsentrasjonen ved hjelp av vanlige deteksjonsmetoder som UV-Vis-spektroskopi eller fluorescens. 1,4,18
    6. For studier som evaluerte deponering av tåre komponentene på kontaktlinser, plasserer kontaktlinse på "øyeeple" brikke. Samle gjennomstrømnings fluid, som kan kastes.
    7. Etter de ønskede tidsintervaller, fjern kontaktlinsen fra øyeeplet brikke og forberede linsen for videre analyse som konfokalmikroskopi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De syntetiserte øye former som oppnås fra den maskinverksted og fra 3-D trykking er vist i figur 1. Disse formene kan brukes sammen med en rekke forskjellige polymerer, slik som PDMS og agarose, for å produsere okularer med de ønskede egenskaper. Den tegn sammenstillingen av øyet modell plattform med en mikrofluidsprøytepumpe er vist i figur 2. Plattformen simulerer mekanisk slitasje gjennom rotasjon av øyeeplet stykke, og luft eksponering gjennom den sideveis inn og ut bevegelse av øyelokket stykke. Tårevæske er tilført inn i øyelokket fra en mikrofluidpumpe ved den ønskede strømningshastighet, og gjennomstrømningsvæske kan samles i en 12-brønns plate.

Fremgangsmåten for disseksjon av en bovin linse, og montering på en PDMS okularet er vist i figur 3. Det overskytende vev er adskilt fra øyet og kastet, etterfulgt av fjerningi conjunctiva. Fjerningen av hornhinnen begynner med et innsnitt inn i sklera nær limbus. Figur 4 viser variasjonen av okularer som kan brukes for forskjellige in vitro-analyser. De monterte øyeeple stykker som vises er syntetisert fra PDMS, agar, og en ex-vivo bovin hornhinne montert på en PDMS øyeeplet stykke.

Figur 5 viser en studie som evaluerer utgivelsen av et antibiotikum, moksifloksacin, fra CLS. 18 Målt i tradisjonell hetteglasset modellen, oppstår narkotika utgivelse innen de første 2 timer, etterfulgt av en platåfase. I motsetning til dette, viser den nye øyet modell medikamentfrigjøring til å være langsom og bærekraftig i opp til 24 timer. 18 En studie som undersøkte avsetning av kolesterol på CLS er vist i figur 6. Kolesterol i studien ble fluorescens-merket i form av NBD -kolesterol (7-nitrobenz-2-oksa-1,3-diazol-4-yl-kolesterol), og deposition ble fotografert ved hjelp av laser scanning konfokalmikroskopi. Resultatene tyder på at det er betydelige forskjeller når avsetnings studier er utført i et hetteglass i forhold til øyet modell.

Figur 1
Figur 1. søkerokular muggsopp. (A) Eyeball stykke mold fra maskinverksted. (B) Øye lokk mugg fra 3-D utskrift. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2. En in vitro okulær plattformen. (A) Sirkulær bevegelse simulerer mekanisk slitasje. (B) Lateral bevegelse produserer intermitterende luftutsettelse. (C) tårevæske infusjon i øyelokket. (D) Samle godt plate. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 3
Figur 3. Disseksjon og inkorporering av bovine hornhinnen. (A) for fjerning av overflødig vev. (B) Fjerning av conjunctiva. (C) Innsnitt i limbus regionen. (D) skåret hornhinnen kan lagres eller monteres på en PDMS øye ball stykke. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4
Figur 4. Eksempel okularer. Eksempel på PDMS øye stykke med en kontaktlinse, en agar øye stykke, og ex vivo bovin hornhinne montert øye stykke. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5
Figur 5. Drug levering ved hjelp av in vitro okulær plattformen. Offentliggjøring av moksifloksacin fra endagslinser fra (A) et stort volum statisk hetteglass og (B) øyet modellen (Re-print med tillatelse fra Association for Research in Vision og Ophthalmology). 18 Alle data er rapportert som gjennomsnitt ± standardavvik. klikk her for å se en større versjon av dette tallet.


Figur 6. Kolesterol avsetning ved hjelp av in vitro okulær plattformen. Confocal bilder som viser et tverrsnitt av etafilcon A, nelfilcon A, nesofilcon A, B ocufilcon, delefilcon A, somofilcon A, narafilcon A etter 4 timers inkubasjon med NBD-kolesterol i hetteglass og øye modell. klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det er tre viktige skritt i protokollen som krever spesiell oppmerksomhet: design og produksjon av støpeformer (kapittel 1.1), plattform montering (avsnitt 2.2.1-2.2.3), og overvåking av forsøkskjøringen (avsnitt 2.2.4-2.2.7 ). Når det gjelder design og produksjon av støpeformer (seksjon 1.1), bør øyeeplet stykke være konstruert i henhold til dimensjonene av et menneske hornhinne. Det kan imidlertid kreve flere prototyper av formen før et øyeeple brikke kan opprettes som passer perfekt til en kommersiell kontaktlinse (CL). I tillegg er de 250 um må opprettholdes når øyeeplet og øyelokk stykket er i kontakt for å sikre den tårevæske strømmer jevnt gjennom hele øyet modell når en CL er til stede. Denne avstanden kan endres i fremtidige iterasjoner, men bør ikke være mindre enn 150 um for å tillate tilstrekkelig mellomrom til å passe en CL. Plattformen enheten (avsnitt 2.2.1-2.2.3) krever nøye oppmerksomhet slik at øyeeplet og øyelokk stykke tre i Contact under blinking bevegelse. Hvis okularene er ikke i perfekt kontakt, og simulering av en lukket øyelokk og mekanisk rubbing mislykkes. Operatøren skal observere plattformen i bevegelse for noen sykluser for å sikre at både øyeeplet og øyelokk er i kontakt, og at rubbing skjer som programmert. Den nåværende plattformen er designet for å kjøre kontinuerlig over en måned, men en operatør bør alltid sjekke om stabiliteten i systemet hver 24 timer når du kjører et eksperiment (avsnitt 2.2.4-2.2.7). Dette er viktig fordi den nåværende plattformen ikke har en temperatur eller luftfuktighet kontroll, og endringer i disse parametrene kan tørke opp CLS. Hvis dette skjer, plasser øyet modellen innenfor et kontrollert luftfuktighet og temperatur kammer. I tillegg, for medikamenttilførsels eksperimenter, den oppsamlede gjennomstrømnings fluid skal analyseres eller lagres minst hver 2 timer for å unngå vesentlig fordampning av prøven.

Det er i dag to begrensninger i presenteye modell. Den første begrensningen er i forhold til eksponering for omgivelsene. For tiden, fordi øyet stykkene ikke er innelukket i en kontrollert kammer, vil endringer slik som temperatur og fuktighet i arbeidsområdet påvirke ulike aspekter av eksperimentene. For eksempel, hvis miljø er for tørr, deretter CLS tørke opp raskere og kunne skilles fra øyeeplet stykke, eller gjennomstrømnings fluid kunne fordampe. For å løse dette problemet, vil fremtidige gjentakelser huse øyet modellen i en kontrollert temperatur og luftfuktighet kammer. Den andre begrensningen gjelder kompleksitet øyeeplet stykke. Foreløpig okularene er enkle, bestående av enten PDMS eller agarose, verken som virkelig representerer hornhinneoverflateegenskaper. Fremtidig arbeid vil ta sikte på å produsere øye modeller som nærmere etterligner hornhinnen overflatestrukturer.

In vitro okulær forskning blir vanligvis sett på som den foregående testfasen til in vivo undersøkelser. Derimot,er det viktig å huske på at in vitro forskning kan også være komplementær til in vivo data, og gir viktige innsikter som ellers ikke kan oppnås fra in vivo studier alene. Dessverre, den nåværende in vitro modeller for testing CLS er rudimentære og mangler flere viktige komponenter til adekvat etterligne in vivo miljøet. For eksempel, er in vitro-CL-studier utført i hetteglass inneholdende 2-5 ml fosfatbufret saltoppløsning, 1-6 som i stor grad overskrider fysiologiske rivningsvolum på 7,0 ± 2 ul. 7 Videre har to viktige faktorer av okulære miljøet, naturlig tåre og den blinkende refleks, er fraværende fra enkel statisk hette modell. Begrensningene for den konvensjonelle modell ampullen er blitt anerkjent av forskere, og forsøk har vært gjort for å skape unik in vitro øye modeller som simulerer det okulære miljøet, ved å inkludere en mikrofluidrivefylling komponent 20-24 og / eller intermitterende lufteksponering. 25,26 Ikke overraskende resultatene som genereres fra disse eksperimentene er svært forskjellig fra dem som ble oppnådd med den konvensjonelle hetteglasset modellen, og kan ligne in vivo-data. 20-25 således å utvikle en intrikate in vitro øye modell for å undersøke CLS vil gi ny innsikt i samspillet av linsematerialer med okulær overflate, og bidra til utvikling av nye materialer og nye applikasjoner for CLS i de kommende tiårene.

Uten tvil, er en av de mest diskuterte aspektene ved in vitro-modell øyet om øyet ligner en uendelig synke, noe som er spesielt viktig når det gjelder levering av legemidler fra CLS. Under uendelig vask betingelser, vil volumet av den omkringliggende løsningen er betydelig høyere enn medikamentet metningsvolumet, slik at medikamentfrigjøring ikke påvirkes av oppløseligheten medikamentets. 27 Talsmenn for ampullen som en tilbeptable øye modellen hevder at hornhinnen, conjunctiva, og rundt okulær vev sammen fungerer som en uendelig vask. Selv om i teorien om dette kan være sant, må medikamentet først oppløses i tårevæske. Det hastighetsbegrensende trinnet er sannsynligvis ikke en vask tilstand, og vil være avhengig av både rive volum og strømnings som simuleres ved vårt modell.

Den unike identiteten til den presenterte modellen ligger i dens evne til å etterligne den tårefilmen. Ved å vedta en todelt design, en "hornhinnen / scleral" øyeeple delen og en "øyelokk", er det mulig å skape en jevnt spredt tynt lag av tear film over øyeeplet arb når begge delene kommer i kontakt. For ytterligere å simulere den okulære overflaten, mekanisk slitasje og luft eksponering inkorporeres i modellen gjennom to mekaniske aktuatorer. Som øyelokket brikke flyttes sidelengs, simulerer det lukking av øyet og intermitterende luft eksponering. Rotasjonen av øyeeplet simulerer mekanisk slitasje produsert During blinker. Systemet er kombinert med en mikrofluidpumpe, noe som setter øyet modell med tårevæske ved en fysiologisk strømningsrate eller en hvilken som helst annen ønsket strømningshastighet. Tårefilmen dannes hver gang de to stykkene kommer i kontakt, og rive break-up oppstår når de to delene adskilt.

Målet er å skape en universell testing plattform for å evaluere CLS for ulike in vitro analyser. For å kunne være fleksibel, kan øyeeplet stykkene bli syntetisert fra forskjellige polymerer, så som polydimetylsiloksan (PDMS) eller agar. For enkle okulære studiene, vil disse polymerer, som representerer hydrofobe og hydrofile overflater henholdsvis, være tilstrekkelig. Imidlertid, etter hvert som flere komplekse analyser er nødvendig, for eksempel okulær medikamentpenetrering eller toksisitetsstudier, øyenstykkene må ytterligere modifisert. Disse ytterligere modifikasjoner i modellen, slik som inkludering av en ex vivo hornhinnen som vist, er forholdsvis gjennomførbare. Men, videre valideringsstudierer nødvendig, og det videre arbeidet vil ta sikte på å forbedre gyldigheten av denne modellen ved å sammenligne den med in vivo-modeller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noe å avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne ønsker å takke våre finansieringskilde NSERC 20/20 Nettverk for utvikling av avanserte Oftalmologisk Materials.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Arduino Uno R3 (Atmega328 - assembled) Adafruit 50 Board
Stepper motor Adafruit 324 Motor and Motor shield
Equal Leg Coupler 1.6mm 1/16" VWR CA11009-280 50 pcs of tube connector
Tubing PT/SIL 1/16"x1/8" VWR 16211-316 Case of 50feet
PDMS Dow Corning Sylgard 184 Solar Cell Encapsulation
Agarose, Type 1-A, low EEO Sigma-Aldrich A0169-25G
PHD UltraTM Harvard Apparatus 703006 MicroFluidic Pump
Bovine cornea Cargill, Guelph/ON
Soldidworks Dassault Systemes Software
3-D printing University of Waterloo - 3D Print Centre
Dissection tools Fine Science Tools General dissection tools
Medium 199 Sigma-Aldrich Culture medium storage for cornea
Fetal bovine serum Thermo Fisher Add to culture medium, 3% total volume

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Phan, C. M., Subbaraman, L. N., Jones, L. In vitro drug release of natamycin from beta-cyclodextrin and 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin-functionalized contact lens materials. J Biomater Sci Polym Ed. 25, 1907-1919 (2014).
  2. Peng, C. C., Kim, J., Chauhan, A. Extended delivery of hydrophilic drugs from silicone-hydrogel contact lenses containing vitamin E diffusion barriers. Biomaterials. 31, 4032-4047 (2010).
  3. Hui, A., Willcox, M., Jones, L. In vitro and in vivo evaluation of novel ciprofloxacin-releasing silicone hydrogel contact lenses. Invest Ophthalmol Vis Sci. 55, 4896-4904 (2014).
  4. Boone, A., Hui, A., Jones, L. Uptake and release of dexamethasone phosphate from silicone hydrogel and group I, II, and IV hydrogel contact lenses. Eye Contact Lens. 35, 260-267 (2009).
  5. Lorentz, H., Heynen, M., Trieu, D., Hagedorn, S. J., Jones, L. The impact of tear film components on in vitro lipid uptake. Optom Vis Sci. 89, 856-867 (2012).
  6. Hall, B., Phan, C. M., Subbaraman, L., Jones, L. W., Forrest, J. Extraction versus in situ techniques for measuring surface-adsorbed lysozyme. Optom Vis Sci. 91, 1062-1070 (2014).
  7. Mishima, S., Gasset, A., Klyce, S. D., Baum, J. L. Determination of tear volume and tear flow. Invest Ophthalmol Vis Sci. 5, 264-276 (1966).
  8. Nichols, J. J., et al. The TFOS international workshop on contact lens discomfort: executive summary. Invest Ophthalmol Vis Sci. 54, 7-13 (2013).
  9. Peng, C. C., Burke, M. T., Carbia, B. E., Plummer, C., Chauhan, A. Extended drug delivery by contact lenses for glaucoma therapy. J Control Release. 162, 152-158 (2012).
  10. Faschinger, C., Mossbock, G. Continuous 24 h monitoring of changes in intraocular pressure with the wireless contact lens sensor Triggerfish. First results in patients. Der Ophthalmologe : Zeitschrift der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft. 107, 918-922 (2010).
  11. Shaw, A. J., Davis, B. A., Collins, M. J., Carney, L. G. A technique to measure eyelid pressure using piezoresistive sensors. IEEE transactions on bio-medical engineering. 56, 2512-2517 (2009).
  12. Liao, Y. T., Yao, H. F., Lingley, A., Parviz, B., Otis, B. P. A 3-mu W CMOS glucose sensor for wireless contact-lens tear glucose monitoring. Ieee J Solid-St Circ. 47, 335-344 (2012).
  13. Coster, D. J. Cornea. , John Wiley & Sons. Wiley-Blackwell (Imprint) John Wiley & Sons (2002).
  14. Parekh, M., et al. A simplified technique for in situ excision of cornea and evisceration of retinal tissue from human ocular globe. Journal of visualized experiments : JoVE. , e3765 (2012).
  15. Gear and pinion. US patent. Way, S. , US2279216A (1942).
  16. Lorentz, H., et al. Contact lens physical properties and lipid deposition in a novel characterized artificial tear solution. Molecular vision. 17, 3392-3405 (2011).
  17. Furukawa, R. E., Polse, K. A. Changes in tear flow accompanying aging. American journal of optometry and physiological optics. 55, 69-74 (1978).
  18. Bajgrowicz, M., Phan, C. M., Subbaraman, L., Jones, L. Release of ciprofloxacin and moxifloxacin from daily disposable contact lenses from an in vitro eye model. Invest Ophthalmol Vis Sci. , (2015).
  19. Luensmann, D., Zhang, F., Subbaraman, L., Sheardown, H., Jones, L. Localization of lysozyme sorption to conventional and silicone hydrogel contact lenses using confocal microscopy. Current eye research. 34, 683-697 (2009).
  20. Tieppo, A., Pate, K. M., Byrne, M. E. In vitro controlled release of an anti-inflammatory from daily disposable therapeutic contact lenses under physiological ocular tear flow. Eur J Pharm Biopharm. 81, 170-177 (2012).
  21. Ali, M., et al. Zero-order therapeutic release from imprinted hydrogel contact lenses within in vitro physiological ocular tear flow. J Control Release. 124, 154-162 (2007).
  22. White, C. J., McBride, M. K., Pate, K. M., Tieppo, A., Byrne, M. E. Extended release of high molecular weight hydroxypropyl methylcellulose from molecularly imprinted, extended wear silicone hydrogel contact lenses. Biomaterials. 32, 5698-5705 (2011).
  23. Kaczmarek, J. C., Tieppo, A., White, C. J., Byrne, M. E. Adjusting biomaterial composition to achieve controlled multiple-day release of dexamethasone from an extended-wear silicone hydrogel contact lens. J Biomater Sci Polym Ed. 25, 88-100 (2014).
  24. Mohammadi, S., Postnikoff, C., Wright, A. M., Gorbet, M. Design and development of an in vitro tear replenishment system. Ann Biomed Eng. 42, 1923-1931 (2014).
  25. Lorentz, H., Heynen, M., Khan, W., Trieu, D., Jones, L. The impact of intermittent air exposure on lipid deposition. Optom Vis Sci. 89, 1574-1581 (2012).
  26. Peng, C. C., Fajardo, N. P., Razunguzwa, T., Radke, C. J. In vitro spoilation of silicone-hydrogel soft contact lenses in a model-blink cell. Optom Vis Sci. 92, 768-780 (2015).
  27. Liu, P., et al. Dissolution studies of poorly soluble drug nanosuspensions in non-sink conditions. AAPS PharmSciTech. 14, 748-756 (2013).

Tags

Bioteknologi øye modell okulær in vitro kontaktlinser tåreutskilling stoffet leverings agar modell oftalmiske materialer,
Utvikling av en<em&gt; In Vitro</em&gt; Ocular Platform til Test kontaktlinser
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Phan, C. M., Walther, H., Gao, H.,More

Phan, C. M., Walther, H., Gao, H., Rossy, J., Subbaraman, L. N., Jones, L. Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses. J. Vis. Exp. (110), e53907, doi:10.3791/53907 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter