Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

מדידת דוגמנות התכווצות ייבוש אנושי שכבה קרנית

Published: March 1, 2017 doi: 10.3791/55336
Automatic Translation
1, 1
1Department of Biomedical Engineering, Binghamton University

Summary

מאמר זה מתאר שיטה לכימות התנהגות הייבוש הדינמית תכונות מכאניות של שכבה קרנית על ידי מדידה נפתרה מרחבית ב-מטוס התקות ייבוש של דגימות רקמה עגולות דבקות מצע אלסטומר. טכניקה זו יכולה לשמש כדי למדוד עד כמה שונה טיפולים כימיים לשנות תכונות מכאניות ייבוש ורקמות.

Abstract

השכבה הקרנית (SC) היא שכבת העור השטחית ביותר. הקשר שלה עם הסביבה החיצונית כלומר שכבת רקמה זו נתונה הוא סוכני טיהור וריאציות יומיות ב לחות סביבה; שניהם יכולים לשנות את תכולת המים של הרקמה. צמצום ההוצאה לנפש תכולת המים מליקוי בתפקוד מחסום חמור או בסביבות לחות נמוכה יכול לשנות נוקשות SC ולגרום הצטברות של לחצים ייבוש. בתנאים קיצוניים, הגורמים הללו עלולים לגרום לקרע מכאני של הרקמה. הקמנו שיטת תפוקה גבוהה של לכימותי שינויים דינמיים התכונות המכאניות של SC על ייבוש. טכניקה זו יכולה להיות מועסקת על מנת לכמת שינויים בהתנהגות ייבוש תכונות מכאניות של SC עם טיפולי פנים וקרם לחות קוסמטיים. זו מושגת על ידי מדידת וריאציות דינמיות התקות ייבוש ב-מטוס נפתרו מרחבית של דגימות רקמה עגולות דבקות מצע אלסטומר. ב-מטוס ACQ התקות רדיאליuired במהלך הייבוש הם ממוצעים azimuthally ומצוידים פרופיל המבוסס על מודל contractility ליניארי אלסטי. שינויים דינמיים מתח ייבוש SC מודולוס אלסטיות אז יכולים להיות מופקים פרופילי המודל המצוידים.

Introduction

השכבה החיצונית ביותר של האפידרמיס, או השכבה הקרנית (SC) מכילה תאי corneocyte מלוכדים מוקף מטריצת שומנים עשירה 1, 2. שלמות הרכב והמבני של SC חיונית לשמירה פונקציונלית מחסום נכון 3, המונע פלישה מפני מיקרואורגניזמים מתנגד הוא כוחות מכאניים ואובדן מים מופרז 4. הקיבולת של מוצרי טיפוח אישיים לשמור או לבזות פונקצית עור מכשול עניין רב בריאות עור בתעשיית הקוסמטיקה 5. היישום היומי של מוצרי טיפוח אישיים ידוע לשנות את התכונות המכאניות של SC 6, 7, 8. לדוגמא, פעילים שטח כלול ניקוי קוסמטי יכול לגרום עליות משמעותיות מודולוס האלסטיות וכן הצטברות שלמדגיש ייבוש ב SC, הגדלת הנטייה של הרקמות לפצח 7, 9. גליצרול הכלול כמעט כל לחות קוסמטית יכול לרכך SC ולהפחית את ההצטברות של לחצי ייבוש 8, 10, 11, הקטנת הסיכוי לקרע ברקמות.

השיטה המפורטת במאמר זה הוא מסוגל לכימות התנהגות ייבוש דינמי תכונות מכניות של ייבוש SC בסביבה מבוקרת 7, 8. בעבר, בטכניקה זו הודגמה להיות מסוגל להבהיר את ההשפעה של מוצרי קוסמטיקה שונים על שינויים בהתנהגות ייבוש דינמי תכונות מכניות של רקמות SC. זו מושגת על ידי לכימותי הצטמקות נגרם ייבוש של רקמות SC אדם דבקות מצע אלסטומר רך, מתאימות התקות ייבוש עם פשוטמודל התכווצות, ולאחר מכן חילוץ מודולוס האלסטיות וייבוש מתח מהפרופיל המצויד. כאשר בדיקות של דגימות SC מרובות נדרשו, שיטה זו מציעה אלטרנטיבה מהירה יותר tensometry uniaxial, מנצלת רקמות פחות משמעותי ומספקת יותר פיסיולוגי ייבוש רלוונטי ידי מניעת אידוי מן החלק התחתון המדגם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

אישור פטור (3002-13) לבצע מחקר באמצעות זיהו דה דגימות רקמה על פי מחלקת הבריאות ושירותי האנוש תקנות, 45 CFR 46.101 (ב) (4) ניתנה. עור בעובי מלא מתקבל מניתוח אלקטיבי. במאמר זה, מקור רקמת שד נקבה לבן 66 בן.

1. הכנת Coverslips מצופה אלסטומר

  1. בקבוקון זכוכית 20 מ"ל, לערבב 0.107 גרם של סוכן Sylgard 184 ריפוי עם בסיס 5.893 גרם. מסת התערובת הכוללת היא 6 גרם עם בסיס לריפוי יחס סוכן של 55: 1.
  2. לאחר ערבוב עם מוט זכוכית כדי להבטיח אחידות, למקם את בקבוקון זכוכית בתא ואקום דגה כדי להסיר את כל הבועות.
  3. מניחים כיסוי החלקה זכוכית (55 מ"מ x 25 מ"מ) במרכז של coater ספין. הוסף את ~ 1 מ"ל של מהעיסה למרכז של החלקה מכסה. השתמש פיפטה 5000 μL עם סוף לנתק במספריים. ספין המעיל-להחליק את המכסה ב 2000 סל"ד במשך 60 שניות.
    1. חזור p זהrocess ליצור 5-6 מצעים.
  4. לרפא את התלושים לכסות בתנור במשך 12 שעות ב 60 מעלות צלזיוס.
  5. השתמש סכין גילוח כדי להסיר את סרט אלסטומר חלקי של מצע הקרבה. השתמש סמן בל יימחה לציון למעלה של סרט אלסטומר ואת הזכוכית החשופה.
  6. הר המדגם על מיקרוסקופ הפוכה ולהשתמש אביזר פוקוס מרחוק להקליט את ההבדל בגובה z בין המטוסים המוקד של שני הסימנים. זו תואמת את עובי מצע אלסטומר, h.

2. הכנת השכבה הקרנית

  1. השתמש באמבט מים או צלחת ומערבבים מחוממת לחום כוס זכוכית המלאה למחצה במים ללא יונים (DW) עד 60 ° C. בתוך ארון בטיחות ביולוגית, לטבול את העור האנושי בעובי מלא במים למשך 4 דקות.
  2. מיד להעביר את המדגם העור לתוך מבחנה המכילה DW מקורר <10 מעלות צלזיוס למשך 4 דקות. חצי ממלא את הכוס ממזערת מתיז חומר ביולוגי מסוכן.
  3. הסר את העור מן הקנקן, ומניחים בצלחת פטרי, ובעדינות לבודד את האפידרמיס באמצעות פינצטה רקמות כפוף חוטם.
  4. מניחים את האפידרמיס מבודדת בצד הבסיס למטה בצלחת פטרי מרופדת גזה. ודא שכבת הבסיס היא מלא במגע עם הגזה.
    1. משרים את גזה בתמיסה טריפסין 0.25% (wt / כרך) הקלד IX-S הלבלב חזירי מומס 0.1 מלוחים M פוספט שנאגרו במשך 6-8 שעות בטמפרטורת החדר. הוסף רק מספיק טריפסין במיכל להרטיב גזה.
  5. הרם את הגזה עם פינצטה רקמות לצוף אותו במכל מלא חלקית עם DW. משוך בעדינות את SC להפרידו גזה.
  6. שטוף את השכבה הקרנית 3-4 פעמים DW להסרת רקמת אפידרמיס שיורית כי נשאר מחובר SC.
  7. Float ערך SC המבודד בתמיסה של מקסימום גליצין 0.4% (סויה) מעכב טריפסין ב DW. השתמש צלחת שייקר כדי להתסיס את הרקמה למשך 10 דקות.
  8. Float SC בצלחת פטרי חלקיתמלא DW. השתמש צלחת שייקר כדי להתסיס את הרקמה למשך 10 דקות.
  9. יבש את גיליון SC מבודד על רשת פלסטיק אולטרה בסדר במשך 48 שעות בטמפרטורת החדר (25 מעלות צלזיוס, 40% לחות יחסית (RH)).
  10. הפרד את SC מן הרשת לגזור דגימות R עגול פרט = 3 מ"מ רדיוס באמצעות אגרוף חור עגול. מארק במרכז הפנים קצוני עם סימן ספירלה קטנה באמצעות סמן בל יימחה. זה מספק רמז חזותי להכרה בצד העליון של SC.
    הערה: חותם בל יימחה צריך להיות מיושם במרכז המדגם, שבו דפורמציות הייבוש תהיינה קטנות ביותר. זה יהיה למזער את ההשפעה של הסמן על פרופילי עקירת ייבוש מוקלטים.

לדוגמא 3. טיפול הפקדה

  1. להתסיס דגימות SC למשך 30 דקות ב 15 מ"ל DW המכיל חרוזי ניאון 90 μL סמן (505/515 ננומטר, 1 מיקרומטר קוטר, carboxylate-שונה). פיקדונות זה חרוז על גבי משטח SC
    הערה: בעוד בתצהיר של lמספרי arge של חרוזים על SC עשויים ביחס ייבוש איטי באופן שולי דגימות ללא חרוזים נוכחי 12, זה יהיה למקסם את הרזולוציה המרחבית של שדות דפורמציה ב-מטוס שניתן להשיג מאוחר יותר. הבחירה של נפח חרוז הוסיפה ולכן צריך להיעשות אד הוק.
  2. הסר דגימות SC ומניחים אותם בצלחת פטרי מלא חלקית עם DW.
  3. חלקית לטבול מצע של DW בזווית שטוחה של 15-30 מעלות.
  4. הצמדת קצה מדגם SC צף עם קו המגע בין המצע לבין ממשק מים. אנכי משייכת המצע מהמים יהיה חלקה לרבד מדגם SC למצע ללא קמטים או בועות אוויר לכוד.
  5. חזור על שלב 3.4 להציב עד 6 דגימות SC על כל מצע. השאר לפחות פער 2-3 מ"מ בין דגימות ולהימנע למינציה מדגם קרובה לקצה המצע. זה מונע התייבשות של התקות ייבוש אחד מדגם משפיעים אחר. ייבש את דגימות SC רכובים בתנאי מעבדה במשך 60 דקות. זה מאפשר למים שיורית בין הכרטיס לבין המצע להתאדות ומבטיח הידבקות רקמות מלאה.
    הערה: בשלב זה, דגימות SC יכולה להיות מטופלים עם חומר כימי או בתכשירים קוסמטיים 7, 8 על ידי נחת המצעים הפוכים פתרון רצוי לתקופה נדרשת של זמן. חזור על שלב 3.6 לאחר צעד הטיפול מתבצע. לאחר ייבוש, הדבקה שלמה של דגימות SC למצע ניתן לאמת באמצעות מיקרוסקופ אור מועבר. בועות לכודים תחת מדגם SC או קצות delaminated תהווינה וריאציות בניגוד ברורות במדגם עם קצוות מוגדרים היטב.
  6. ליצור תא לחות על ידי הצבת צלחת פטרי מלאה חלקית עם מים לתוך מיכל אטום הרמטית.
  7. מצעי מקום ההחדרה של 24 שעות כדי לאזן לחות יחסית של 99%. אל תניחו את המצעים לתוך Petrאני מנה.

4. איכות הסביבה מיקרוסקופ

  1. להשיג שליטה על תנאים סביבתיים באמצעות מערכת בקרת לחות מחובר תא זלוף מיקרוסקופ לטעינה. פרטים אודות מערך בקרת לחות ניתנים בגרמנית et al. (2013) 7 וליו וגרמנית (2015) 8.
  2. הר המצע על המיקרוסקופ, למקם את תא זלוף מעל המצע ולאטום הקצוות של תא זלוף אל אלסטומר באמצעות גריז ואקום.
  3. לאחר רכוב, לאזן אוויר פנימי ל -99% לחות יחסית לפני ניסויים. זה מונע אידוי של מים לפני ניסויים. לאחר הדמיה בסעיפים 5 או 7 החלה, להפחית לחות אוויר פנימי הערך הרצוי.
    הערה: במאמר זה, דגימות SC הן יבשות עד 25% לחות יחסית

5. הדמיה התקות ייבוש Plane

  1. לרכוש תמונות של דגימות SC באמצעות microsco הפוכהPE עם עדשה אובייקטיבית 1X. Excite חרוזי ניאון באמצעות מנוע אור עם מסנן FITC (bandpass פליטת 503-530 ננומטר). ניתן הדמיה ברצף דגימות מרובות ברחבי ייבוש באמצעות במת XY אוטומטית.
  2. ניאון להקליט תמונות אור המועבר באמצעות מצלמת CCD דיגיטלית ברזולוציה של 1,392 x 1,040 פיקסלים. שדה הראייה של כל תמונה הוא 8.98 x 6.71 מ"מ, המאפשר תמונה אחת כדי ללכוד מדגם SC מלא. צלמו תמונות עם תדר של 10 דקות במשך 16 שעות.

6. הכנת תשתית עבור מדידת עובי

  1. במנדף כימי, מקום 1 silane מ"ל (3-aminopropyltriethoxysilane; ≥98%) בחלק מכסה פלסטיק קטן. מניח מצעים אלסטומר מסעיף 1 ואת הכובע במכל אטום במשך 5 שעות. אל תאפשר מצעים לבוא ישירות במגע עם silane.
  2. הוסף 5 מ"ג של EDC (N - (3-Dimethylaminopropyl) - N hydrochloride -ethylcarbodiimide; ≥99%) בצינור 1.5 מ"ל. הוסף 500 μL של DW אל EDC. להתסיס הפתרון עבור 10 s עם מערבל מערבולת.
  3. להוסיף tetraborate נתרן 0.076 גרם ו -0.1 גרם חומצת בור ל -20 מ"ל DW. מערבבים בעזרת בוחש מגנטי ב 70 מעלות צלזיוס (1 ח). הוספת חומצה בורית עד pH הוא 7.4.
  4. הוסף 20 מ"ל של חיץ borate לצינור צנטריפוגות 50 מ"ל. הוסף 60 μL של 1 מיקרומטר חרוזים (535/575 ננומטר, carboxylate-שונה) למאגר borate. לבסוף, להוסיף 200 μL של פתרון EDC לבקבוק. לנער את הצינור לערבב פתרון חרוז ואז לשפוך לתוך צלחת פטרי בקוטר 10 ס"מ.
  5. הסר את מצעי silanated מהמכל ומניח אותם אלסטומר בצד סרט לתוך הפתרון החרוז. האם כל כך לאט כדי למנוע בועות מלהפוך לכודים. שני מצעים יתאימו בכל צלחת פטרי.
  6. השאר מצעים לצוף הפתרון החרוז במשך 45 דקות.
  7. להשתמש בפינצטה כדי להסיר את המצעים מהפתרון החרוז, ולאחר מכן לשטוף ב DW להסיר חרוזים מאוגדים.
  8. האוויר יבש מצעים. משבי אוויר דחוס מעלפני השטח את סרט אלסטומר מפחית את ההיווצרות של כתמי מים.
  9. חותם את מצעי תיבת אטום כדי למנוע צילום הלבנה של החרוזים עד בתצהיר מדגם SC.

7. עובי הדמיה של SC

  1. דגימות אויר SC על מצע באמצעות סעיף 3. עם זאת, לבצע שלב 3.1 מבלי להוסיף חרוזים פלורסנט אל DW. בנוסף, להחיל ירידה של 5 μL של פתרון חרוז בסמן פלורסנטי חי (505/515 ננומטר, 0.1 מיקרומטר קוטר) אל פני השטח של כל דגימה SC שהופקדו עם טפטפת לפני השלמת שלב 3.6.
  2. להקים מדידות של עובי SC באמצעות מיקרוסקופ עם עדשה אובייקטיבית 40X. מדוד את העובי של דגימות SC לאורך זמן באמצעות אבזר מוקד מרחוק להקליט את ההבדל בגובה z בין מטוסי מוקד שכבת השני החרוז ממוקמים בממשק SC-המצע לבין למעלה של SC.
  3. מדוד את העובי של 3 אזורים של כל דגימת SC פני תקופת ייבוש 3 שעות. העובידגימות SC מגיע לערך למצב יציב בתוך מסגרת זמן זו 8.

כימות 8. דפורמציה רקמות דוגמנות

  1. השתמש velocimetry תמונת חלקיקים 13 להשיג ב-מטוס נפתרו מרחבית התקות ייבוש מתמונות הניאון בכל שלב היסטוריה מתועדת.
  2. השתמש MATLAB להשיג בממוצע azimuthally רדיאלי ועקירת azimuthal פרופילים משדה העקירה של כל דגימת SC סימטרית רדיאלית.
    הערה: מערכת נתונים לדוגמה (תחת הכותרת "d.mat ') וקוד MATLAB (תחת הכותרת" PIV-processing.m') שמבצע הן שלב זה צעד 8.3 סופק במידע משלים.
  3. התאם פרופילי עקירה רדיאלי למודל 7, 8, 14, 15, 16 מתאר SC ייבוש בתור circula ליניארי מתכווץ אלסטידיסק r זמן משתנים עובי, SC h, רדיוס, R, מודולוס אלסטיות, SC E, דבקה מצע ובר-עיוות אלסטי עם מודולוס אלסטיות, א נניח SC יש מוגדרת היטב וקבוע מקדם פואסון, ν SC = 0.4 7 , 8. השג המתאימים ביותר באמצעות גישת ריבועים לפחות מינימום.
    הערה: המודל המשמש הולם מתארת ​​התקות רדיאלי מבחינת פונקציות בסל שעברו שינוי הנם:
    משוואה (1)
    עם משוואה , משוואה ו משוואה
    התנאי משוואה מתאים עומק החדירה שנתן,
    "משוואה"משוואה מציין פרמטר קשיחות המצע; תקף כאשר גודל מדגם הרבה יותר מעובי המצע. כאן, הפרמטרים, משוואה ו משוואה בהתאמה לציין את עובי המצע מקדם פואסון. יחס פואסון של המצע אלסטומר סיליקון 17 הוא ν = 0.5.
  4. לקבל פרמטרים דגם אלפא ו β בכל שלב זמן מן הריבועים הפחותים בהתקף של משוואה (1) לפרופיל עקירה רדיאלי.
    1. להעסיק את β הפרמטר ההולם להשיג SC מודולוס האלסטיות, SC E, באמצעות הביטוי,
      משוואה
    2. השתמש α פרמטר הולם להשיג הזמן משתנה stre ייבוש התכווצותss, PSC, באמצעות הביטוי,
      משוואה

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

איור 1 (א) מראה תמונת פלורסנט נציג מדגם SC מצופה חרוזי ניאון (סעיף 3). תמונת האור המועברת המקבילה של המדגם מוצגת באיור 1 (ב) ועליהן מגרש אשפת התקות ייבוש נפתרו מרחבית יוצר לאחר ייבוש 16 שעות ב 25% לחות יחסיים בשל הסימטריה המעגלית של הדגימות, התקות אלה יכולים להיות azimuthally ממוצעים. איור 1 (ג) מראה רדיאלי (u r, קו אדום מוצק) azimuthal (u θ, מקווקו כחול קו) פרופילים עקירה זממו נגד עמדת רדיאלי מימדים, r / R. הנה, R מציין את ממוצע SC מדגם רדיוס, r / R = 0 מציין את מרכז מדגם r / R = 1 מציין את הקצה. סטיות התקן במיקום כל רדיאלי מסומנים על ידי אזורים מוצלים סביב הממוצע. וריאציות אלה נגרמים בעיקר על ידי ההטרוגניות המבנית של SC 3 <sup>, 7, 12. במהלך ייבוש, התקות azimuthal נשארות קטנות. פרופילי עקירה רדיאלי עם זאת להגדיל באופן מונוטוני ממרכז לדחוק ולגדול גודל עד לשיווי משקל הוא הגיע.

איור 1
איור 1: מדגם SC מעגלי (6.2 מ"מ קוטר) דבקה מצע אלסטומר עם E מודולוס אלסטיות = 16 ± 1 kPa לאחר ייבוש במשך 15 שעות בסביבה RH 25 ± 1%. (א) תמונה פלורסנט של מדגם SC המדגיש את החרוזים בסמן פלורסנטי שהופקדו המשמשים למעקב נפתרה מרחבית התקות ייבוש ב-מטוס. (ב) אשפה חלקה נפתרו מרחבית ב-מטוס התקות ייבוש מעולף על תמונת אור מועברת של מדגם SC. (ג) Azimuthally בממוצע רדיאלי (u r, קו אדום מוצק)azimuthal (u θ, הקו הכחול מקווקו) התקות של המדגם זממו נגד עמדת רדיאלי מימדים, r / R. ערכים חיוביים של u r מתאים התכווצות התקות. אזורים מוצלים סביב קווי לציין את סטיית התקן על ממוצע במיקום כל רדיאלי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

פרופילים רשמו ב 30 מרווחי דקות הם זממו באיור 2 (א) ולהראות את ההתפתחות בזמן של התקות-מטוס. עובי SC הממוצע, SC h, הוא להתוות איור 2 (ב). ירידות של SC במהלך הייבוש להתרחש בעיקר על h 2 הראשון.

איור 2
איור 2: (א)כיסוי של פרופילי עקירת רדיאלי (u r, קווים אדומים מוצקים) ב 30 מרווחי דקות על פני תקופת ייבוש 15 שעות ב 25% תנאי RH זממו נגד R עמד r / רדיאלי ממדים למדגם SC טיפוסי. ערכים חיוביים של u r מתאים התכווצות התקות. (ב) עובי ממוצע SC המדגם, (h SC, n = 3), זממו נגד זמן הייבוש. (ג) פרופילי עקירת רדיאלי מ (א) ועליהן fits ריבועים לפחות מינימום (כחול קו מקווקו) של משוואה (1) עבור פרופיל העקירה המתועד הראשון והאחרון רדיאלי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

עקירה התאמה פרופילים עם מודל contractility אלסטי ליניארי המתואר במשוואה (1) מספק תובנה נוספת לתוך התכונות המכאניות של SC ייבוש. תזוזת פרופילים t כל צעד זמן מצויד המודל באמצעות גישת ריבועים לפחות מינימום, כפי שמוצג באיור 2 (ג). לחץ ייבוש ההתכווצות, SC P, מודולוס אלסטיות, E SC, המחולצים ובהמשך מהמודל בכל צעד זמן. שינויים ממוצעים של פרמטרים אלה (המבוססים על 3 דגימות SC בודדות) מוצגים בהתאמה איורים 3 (א) ו -3 (ב). שני הפרמטרים להגדיל במהירות על פני תקופת ייבוש 2 h הראשון ולהגיע לרמה תוך 5 שעות.

Figure3
איור 3: (א) בממוצע SC מודולוס אלסטיות, SC E, זממו נגד הזמן ייבוש פני תקופה h 15. (ב) לחץ ייבוש ההתכווצות הממוצעת, SC P, זומם נגד זמן ייבוש במשך 15 שעות."_blank"> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

במאמר זה, אנו מתארים טכניקה שיכולה לשמש כדי למדוד את התנהגות ייבוש דינמי תכונות מכניות של SC האדם. מחקרים קודמים הראו כי טכניקה זו יכולה לשמש כדי לכמת את ההשפעות של תנאי סביבה ומוצרים כימיים נפוצים ניקוי קוסמטי לחות על התנהגות הייבוש הדינמית של SC 7, 8. ישנם מספר שלבים עיקריים בפרוטוקול. ראשית, SC מתנפח בעיקר עם תכולת מים; ולכן, מדידות של עובי SC וכן התקות-המטוס חיוניות לניבוי מודולוס האלסטיות במדויק וייבוש גודל לחץ. שנית, דגימות צריכות להיות דבקות לחלוטין למצע. הידבקות Incomplete, הלא רדיאלית סימטרי דגימות או דוגמאות עם קרעים קטנים או חורים יש להימנע כי הם באופן משמעותי ישפיעו על חלוקת דפורמציות ייבוש ואת פרופילי העקירה רדיאלי להשתמשד עבור הולם מודל.

הטכניקה יכולה לשמש אם מערכת בקרת לחות אינה זמינה. ללא בקרה סביבתית, דגימות רקמה יתייבש בתנאי מעבדה 12. ככזה, בסביבת המעבדה צריכה להיות במעקב רציף ומתוחזק, כהתנהגות ייבוש ואת הדירות של תוצאות תושפענה הם וריאציות יומיות ועונתי טמפרטורה ולחות.

נכון לעכשיו, הטכניקה היא מוגבלת רק דגימות שיכול לדבוק המצע ולגרום דפורמציות בתוך הסרט אלסטומר. בעוד הטכניקה ניתן להתאים בקלות דגימות בדיקה שעוברות התקות-המטוס קטנות יותר, על ידי הקטנת מודולוס המצע אלסטי 12, תוצאות מדגימה כי פשוט להחליק על המצע תהיינה חסרות משמעות.

רבים ב- vivo וטכניקות-vivo לשעבר שיכולים להעריך את התנהגות ייבוש מכנימאפיינים של SC דווחו 3, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 21. עם זאת, ב-vivo טכניקות לא יכולות להבחין שינויים מכאניים מלאות SC משכבות אפידרמיס עורי הבסיסיות. יתר על כן, טכניקות לשעבר vivo יכולות בדרך כלל רק להעריך דגימה אחת לכל ניסוי. השיטה אנו מדווחים במאמר זה מאפשר עד 6 דגימות SC תוערך לכל ניסוי. הגודל של המצע תא סביבתיים אולם יכול להיות scaled עד כדי לאפשר יותר דגימות תוערך זמנית. אנו מעריכים עבור n = 6 דגימות SC, זמנים של ~ 13 שעות נדרשת הכנה ובדיקה, למעט ריפוי המצע איזון רקמות. לשם השוואה, אנו מעריכים בדיקות tensometry uniaxial ידרוש יותרמפעמיים בתקופה זו. משמעותי פחות רקמות SC נדרשות גם לדגימה בודדת (0.28 סנטימטר 2) בהשוואה לאלו הנדרשות tensometry 9 (2.5 סנטימטר 2). טכניקה זו מאפשרת עוד יותר פיזיולוגית ייבוש רלוונטי ידי מניעת אידוי מן החלק התחתון של הרקמה SC. וזאת בנוסף לבחינת התנהגות ייבוש מכניקה ב SC, אנו מאמינים טכניקה זו יכולה לחול גם על מחקרים של מערכות פולימריות או קולואידים היוצרות סרט מלוכד על ייבוש.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silicone elastomer base Dow-Corning 1064291
Silicone elastomer Curing Agent Dow-Corning 1015311
FluoSpheres Carboxylate 0.1 µm yellow green fluorescent 505/515  Thermo Fisher F8803
FluoSpheres Carboxylate 1 µm yellow green fluorescent 505/515  Thermo Fisher F8823
FluoSpheres Carboxylate 1 µm nile red fluorescent 535/575  Thermo Fisher F8819
Trypsin from porcine pancreas Sigma-Aldrich T6567
Trypsin inhibitor type II-s Sigma-Aldrich T9128
(3-aminopropyl)triethoxysilane Sigma-Aldrich 440140
Sodium tetraborate Sigma-Aldrich 221732
Boric acid Sigma-Aldrich B0294
Phosphate buffered saline Sigma-Aldrich P7059
N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide hydrochloride Sigma-Aldrich E7750
Vortexer mixer VWR 58816-123
6 mm diameter hole punch Sigma-Aldrich Z708860
SOLA 6-LCR-SB  Lummencor light engine No.3526
Cfi Plan Achro Uw 1X Objective Nikon Plan UW MRL00012
CFI Plan Fluor 40X Oil Objective 1.3 na - 0.20 mm wd Nikon Plan Fluor MRH01401
Nikon Eclipse Ti-U inverted microscope  Nikon MEA53200
Clara-E Camera Andor DR-328G-C02-SIL
Remote Focus Attachment E-RFA Ergo Design Nikon 99888
Ti-S-E Motorized Stage Nikon MEC56110

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Van Hal, D., Jeremiasse, E., Junginger, H. E., Spies, F., Bouwstra, J. Structure of fully hydrated human stratum corneum: a freeze-fracture electron microscopy study. J. Invest. Dermatol. 106 (1), 89-95 (1996).
  2. Norlén, L., Al-Amoudi, A. Stratum corneum keratin structure, function, and formation: the cubic rod-packing and membrane templating model. J. Invest. Dermatol. 123 (4), 715-732 (2004).
  3. Liu, X., Cleary, J., German, G. K. The global mechanical properties and multi-scale failure mechanics of heterogeneous human stratum corneum. Acta Biomater. , (2016).
  4. Geerligs, M. Skin layer mechanics. , Technische Universiteit Eindhoven. (2010).
  5. Farage, M. S., Miller, K. W., Maibach, H. I. Textbook of Aging Skin. , (2010).
  6. Levi, K., Kwan, A., Rhines, A. S., Gorcea, M., Moore, D. J., Dauskardt, R. H. Emollient molecule effects on the drying stresses in human stratum corneum. Br. J. Dermatol. 163 (4), 695-703 (2010).
  7. German, G. K., Pashkovski, E., Dufresne, E. R. Surfactant treatments influence drying mechanics in human stratum corneum. J. Biomech. 46 (13), 2145-2151 (2013).
  8. Liu, X., German, G. K. The effects of barrier disruption and moisturization on the dynamic drying mechanics of human stratum corneum. J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 49 (13), 80-89 (2015).
  9. Levi, K., Weber, R. J., Do, J. Q., Dauskardt, R. H. Drying stress and damage processes in human stratum corneum. Int. J. Cosmet. Sci. 32 (4), 276-293 (2010).
  10. Levi, K., et al. Effect of glycerin on drying stresses in human stratum corneum. J. Dermatol. Sci. 61, 129-131 (2011).
  11. Fluhr, J. W., Darlenski, R., Surber, C. Glycerol and the skin: holistic approach to its origin and functions. Br. J. Dermatol. 159 (1), 23-34 (2008).
  12. German, G. K., et al. Heterogeneous drying stresses in stratum corneum. Biophys. J. 102 (11), 2424-2432 (2012).
  13. Willert, C. E., Gharib, M. Digital particle image velocimetry. Exp. Fluids. 10 (4), 181-193 (1991).
  14. Mertz, A. F., et al. Scaling of traction forces with the size of cohesive cell colonies. Phys. Rev. Lett. 108 (19), 1-5 (2012).
  15. Banerjee, S., Marchetti, M. C. Substrate rigidity deforms and polarizes active gels. Euro Phys. Lett. 96 (2), 28003 (2011).
  16. Edwards, C. M., Schwarz, U. S. Force localization in contracting cell layers. Phys. Rev. Lett. 107 (12), 128101 (2011).
  17. Cesa, C., et al. Micropatterned silicone elastomer substrates for high resolution analysis of cellular force patterns. Rev. Sci. Instrum. 78 (3), 34301 (2007).
  18. Wu, K. S., Van Osdol, W. W., Dauskardt, R. H. Mechanical And Microstructural Properties Of Stratum Corneum. Mater. Res. Soc. 724, 27-33 (2002).
  19. Yuan, Y., Verma, R. Measuring microelastic properties of stratum corneum. Colloids Surf. B. 48 (1), 6-12 (2006).
  20. Christensen, M. S., Hargens, C. W., Nacht, S., Gans, E. H. Viscoelastic properties of intact human skin: instrumentation, hydration effects, and the contribution of the stratum corneum. J Invest. Dermatol. 69 (3), (1977).
  21. Pailler-Mattei, C., Bec, S., Zahouani, H. In vivo measurements of the elastic mechanical properties of human skin by indentation tests. Med. Eng.Phys. 30 (5), 599-606 (2008).

Tags

Bioengineering גיליון 121 שכבה קרנית מכניקת עור מודולוס אלסטיות ייבוש מתח התכווצות ייבוש קוסמטיקה
מדידת דוגמנות התכווצות ייבוש אנושי שכבה קרנית
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, X., German, G. K. Measuring and … More

Liu, X., German, G. K. Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum. J. Vis. Exp. (121), e55336, doi:10.3791/55336 (2017).

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