Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

Måling og modellering kontraktile Tørking i Human stratum corneum

Published: March 1, 2017 doi: 10.3791/55336

Summary

Denne artikkelen beskriver en metode for å kvantifisere den dynamiske oppførsel tørking og mekaniske egenskaper av stratum corneum ved måling av romlig løst i planet tørke forskyvninger av sirkulære vevsprøver festet til et elastomersubstrat. Denne teknikken kan brukes til å måle hvor forskjellige kjemiske behandlinger forandre tørke og vev mekaniske egenskaper.

Abstract

Stratum corneum (SC) er den mest overfladiske hudlaget. Sin kontakt med det ytre miljø gjør at dette vevet lag er utsatt for både rengjøringsmidler og daglige variasjoner i omgivende fuktighet; som begge kan forandre vanninnholdet i vevet. Reduksjon i vanninnhold fra alvorlig barriere dysfunksjon eller lav luftfuktighet kan endre SC stivhet og føre til en oppbygging av tørke påkjenninger. Under ekstreme forhold, kan disse faktorene gi mekanisk brudd av vevet. Vi har etablert en høy gjennomstrømning metode for å kvantifisere dynamiske endringer i de mekaniske egenskaper for SC ved tørking. Denne teknikken kan bli anvendt for å kvantifisere endringer i tørke oppførsel og mekaniske egenskaper av SC med kosmetiske rensemiddel og fuktighetskrem behandlinger. Dette oppnås ved måling av dynamiske variasjoner i romlig løst i planet tørke forskyvninger av sirkulære vevsprøver festet til et elastomersubstrat. In-plane radiale forskyvninger ACQuired under tørkingen er asimutalt gjennomsnitt, og er utstyrt med en profil basert på en lineær elastisk kontraktilitet modell. Dynamiske endringer i tørke stress og SC elastisitetsmodul kan deretter ekstraheres fra de monterte modellprofiler.

Introduction

Det ytterste lag av epidermis, eller stratum corneum (SC) består av kohesive corneocyte celler omgitt av et lipid rik matriks 1, 2. Sammensetningen og strukturelle integriteten til SC er avgjørende for å opprettholde riktig barriere funksjonalitet 3, som hindrer invasjon fra mikroorganismer og motstår både mekaniske krefter og overdreven tap vann 4. Kapasiteten på personlig pleie produkter for å opprettholde eller dårligere hud barrierefunksjon er av stor interesse for hud helse og kosmetikkindustrien fem. Den daglige anvendelse av produkter for personlig pleie er kjent for å endre de mekaniske egenskaper av SC 6, 7, 8. For eksempel kan overflateaktive midler som inneholdes i kosmetiske rensemidler forårsake betydelige økninger i elastisitetsmodulen og en oppbygging avtørkespenninger i SC, øker vevets tilbøyelighet til å sprekke 7, 9. Glycerol som finnes i nesten alle kosmetiske kremer kan mildne SC og redusere oppbygging av tørke påkjenninger 8, 10, 11, noe som reduserer sannsynligheten for brudd vev.

Fremgangsmåten beskrevet i denne artikkelen er i stand til å kvantifisere den dynamiske oppførsel tørking og mekaniske egenskaper av SC tørking i kontrollerte omgivelser 7, 8. Tidligere har denne teknikk vist seg å være i stand til å belyse virkningen av forskjellige kosmetiske produkter på endringer i det dynamiske oppførsel tørking og mekaniske egenskaper av SC vev. Dette oppnås ved å kvantifisere tørke-indusert krymping av humant vev SC klebet til en myk elastomer substrat, som passer tørke forskyvninger med en enkelkontraktilitet modell, og deretter ekstraksjon av elastisitetsmodul og tørking spenning fra den monterte profil. Når det kreves testing av flere prøver SC, denne metoden gir en raskere alternativ til uniaksial tensometry, benytter betydelig mindre vev og gir mer fysiologisk relevant tørking ved å hindre fordampning fra prøven undersiden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

En fritatt godkjenning (3002-13) til å utføre forskning ved hjelp av avidentifiserte vevsprøver i henhold til Department of Health and Human Services forskrifter, 45 CFR 46,101 (b) (4) ble innvilget. Fullhudstap mottas fra elektiv kirurgi. I denne artikkelen er vevet kilde 66 år gammel kaukasisk kvinnelige bryst.

1. Utarbeidelse av elastomerbelagt Dekk

  1. I et 20 ml hetteglass, bland 0,107 g Sylgard 184 herder med 5,893 g basen. Den totale blanding ble massen er 6 g med en base for å herdemiddel-forhold på 55: 1.
  2. Etter blanding med en glasstav for å sikre homogenitet, plasserer hetteglass i et vakuumkammer og avgasse for å fjerne alle bobler.
  3. Plasser et glass cover-slip (55 mm x 25 mm) i midten av en spin coater. Legg ~ 1 ml av blandingen på midten av dekselet-slip. Bruke en 5000 ul pipette med enden skjæres av med saks. Spin belegge dekk-slip ved 2000 opm i 60 s.
    1. Gjenta dette process å lage 5-6 underlag.
  4. Cure dekkglass i en ovn i 12 timer ved 60 ° C.
  5. Bruk et barberblad for å delvis fjerne elastomer film fra en oppofrende substrat. Bruke en uutslettelig markør for å markere oversiden av elastomer film og den eksponerte glass.
  6. prøven montere på en invertert mikroskop og bruke en ekstern fokus tilbehør for å registrere forskjellen i z-høyde mellom fokale plan av de to merkene. Dette svarer til elastomersubstrat tykkelse, h.

2. Utarbeidelse av stratum corneum

  1. Bruke et vannbad eller oppvarmet røreplate for å oppvarme et glass beger halv fylt med avionisert vann (DW) til 60 ° C. Inne i en biologisk trygghetskabinett, senkes full tykkelse human hud i vann i 4 minutter.
  2. Umiddelbart overføre huden prøven i et begerglass inneholdende DW avkjølt til <10 ° C i 4 min. Halvparten fylle begeret minimerer sprut av biologisk materiale.
  3. Fjern skinnet fra begeret, sted i en petriskål, og forsiktig isolere epidermis ved hjelp av et par bøyde nosed vev pinsett.
  4. Plasser de isolerte epidermis basalsiden ned i en Petriskål utforet med gasbind. Sikre basallaget er fullstendig i kontakt med gasbind.
    1. Suge gasbind i en 0,25% (vekt / volum) type IX-S porcine pancreas trypsin oppløsning oppløst i 0,1 M fosfat-bufret saltvann for 6-8 timer ved romtemperatur. Legg bare nok trypsin i beholderen for å fukte gasbind.
  5. Løft gasbind med vev pinsett og flyter det i en beholder delvis fylt med DW. Dra forsiktig i SC for å skille den fra gasbind.
  6. Vask stratum corneum 3-4 ganger i DW for å fjerne gjenværende epidermal vev som forblir festet til SC.
  7. Flyte isolert SC i en oppløsning av 0,4% glycin max (soyabønne) trypsin-inhibitor i DW. Bruk en plateryster å agitere vevet i 10 min.
  8. Flyte SC i en petriskål delvisfylt med DW. Bruk en plateryster å agitere vevet i 10 min.
  9. Tørk det isolerte SC arket på en ultrafin plast mesh i 48 timer ved romtemperatur (25 ° C, 40% relativ fuktighet (RH)).
  10. Skill SC fra mesh og kutte ut enkelte rundskriv R = 3 mm radius prøver ved hjelp av et sirkulært hull punch. Mark sentrum av den ytterste ansiktet med en liten spiral mark ved hjelp av et uutslettelig markør. Dette gir et visuelt for å gjenkjenne oversiden av SC.
    MERK: uutslettelig merke påføres i sentrum av prøven, hvor tørke deformasjonene vil være minst. Dette vil minimere virkningen av markøren på innspilte tørke fortrengning profiler.

3. Prøve Behandling og deponering

  1. Agitere SC prøvene i 30 minutter i 15 ml DW inneholdende 90 ul fluorescerende markørkuler (505/515 nm, 1 um diameter, karboksylat-modifisert). Denne innskudd perler på SC overflaten
    MERK: Selv om deponering av lArge antall perler på SC kan marginalt langsom tørking i forhold til prøvene uten perler til stede 12, det vil maksimere spatial oppløsning av in-plane deformasjon felt som senere kan oppnås. Valget av perle volum tilsatt bør derfor gjøres ad hoc.
  2. Fjern SC prøver og plassere dem i en petriskål delvis fylt med DW.
  3. Delvis dyppe et substrat i DW ved en grunn vinkel på 15-30 °.
  4. Fest en kant av det flytende SC prøven ved berøringslinjen mellom substratet og vann-grenseflaten. Vertikalt trekke ut substratet fra vannet vil jevnt å laminere den SC prøven til substratet uten rynker eller innesperrede luftbobler.
  5. Gjenta trinn 3.4 til å plassere opptil 6 SC prøver på hver underlaget. La det være minst en 2-3 mm gap mellom prøvene og unngå prøven lamine nær substratet kant. Dette hindrer uttørking av en prøve påvirker tørke forskyvninger i en annen. Tørk monterte SC prøvene i laboratorieforhold i 60 min. Dette gjør at restvann mellom SC og substratet for å fordampe og sikrer fullstendig vevsadhesjon.
    MERK: På dette tidspunktet, SC prøver kan behandles med et kjemisk eller kosmetiske formuleringer 7, 8 ved å anbringe substratene opp ned i en ønsket oppløsning for en nødvendig tidsperiode. Gjenta trinn 3.6 når behandlingstrinnet utføres. Etter tørking kan ufullstendig adhesjon av SC prøver til underlaget verifiseres ved hjelp av transmittert lys-mikroskopi. Fanget bobler under SC prøve eller delaminert kanter vil danne klare kontrastvariasjoner i prøven med godt definerte kanter.
  6. Skape et fuktighetskammer ved å plassere en petriskål delvis fylt med vann inn i en hermetisk lukket beholder.
  7. Plasser substrater inn i kammeret i 24 timer for å ekvilibrere til en relativ fuktighet på 99%. Ikke plasser substrater til den PetrJeg parabolen.

4. mikroskop omgivelseskontroll

  1. Oppnå kontroll av miljøbetingelser gjennom en fuktighetsreguleringssystem som er koblet til et mikroskop monterbar perfusjon kammer. Detaljer om fuktighet kontroll systemet er gitt i tysk et al. (2013) 7 og Liu og tysk (2015) 8.
  2. Montere underlaget på mikroskopet, plasser perfusjon kammeret over substratet og forsegle kantene av perfusjon kammer til elastomeren ved hjelp av vakuumfett.
  3. Når den er montert, i likevekt intern luft til 99% relativ fuktighet før eksperimentering. Dette hindrer fordampning av vann før eksperimentering. Når bildebehandling i §§ 5 eller 7 har begynt, redusere innvendig luftfuktighet til ønsket verdi.
    MERK: I denne artikkelen, er SC prøvene tørket til 25% RF

5. Imaging in Plane Tørke Forskyvninger

  1. Hente bilder av SC prøver ved hjelp av en invertert mikroskop,pe med 1X objektiv. Excite fluoriserende perler med en lett motor med FITC filter (503-530 nm emisjon båndpass). Flere prøver kan avbildes sekvensielt gjennom tørke hjelp av en automatisert xy trinn.
  2. Vanlig lysrør og overførte lyse bilder med et digitalt CCD kamera med en oppløsning på 1392 x 1040 piksler. Synsfeltet på hvert bilde er 8,98 x 6,71 mm, slik at en enkelt bilde for å ta et fullt SC prøve. Ta bilder med en frekvens på 10 min til 16 timer.

6. Forbehandling for Tykkelse Måling

  1. I et avtrekksskap, plasserer 1 ml silan (3-aminopropyltrietoksysilan, ≥98%) i noen små plasthette. Plasser elastomer substrater fra seksjon 1 og lokket i en lukket beholder i 5 timer. La ikke substrater for å komme direkte i kontakt med silan.
  2. Tilsett 5 mg av EDC (N - (3-dimetylaminopropyl) - N-etylkarbodiimidhydroklorid; ≥99%) i et 1,5 ml rør. Tilsett 500 mL av DW til EDC. Omrør løsningen i 10 s med en vortex-blander.
  3. Legg 0,076 g natriumtetraborat og 0,1 g borsyre i 20 ml DW. Bland ved hjelp av en magnetrører ved 70 ° C (1 time). Legg borsyre inntil pH er 7,4.
  4. Tilsett 20 ml boratbuffer til en 50 mL sentrifugerør. Legg 60 ul av 1 um kuler (535/575 nm, karboksylat-modifisert) i boratbuffer. Til slutt legger 200 mL av EDC løsning på flaske. Rist røret for å blande perle løsning og deretter helle i en 10 cm diameter petriskål.
  5. Fjern silanert underlag fra beholderen og plassere dem elastomer film-side ned i perle løsning. Gjør så sakte for å hindre bobler fra å bli fanget. To underlag vil passe i hver petriskål.
  6. La substrater til å flyte i vulsten løsningen i 45 min.
  7. Bruk pinsett til å fjerne underlag fra perle løsning, skyll i DW for å fjerne ubundet perler.
  8. Air tørke underlag. Blåser komprimert luft overelastomeren filmoverflaten reduserer dannelsen av vannflekker.
  9. Tett underlag i en ugjennomsiktig boks for å hindre fotobleking av perlene til SC prøve deponering.

7. Imaging Tykkelse på SC

  1. Innskudd SC prøver seg på en underlaget med punkt 3. Men utfører trinn 3.1 uten å legge fluoriserende perler til DW. I tillegg gjelder en 5 ul dråpe av ufortynnet fluoriserende markør vulst-oppløsning (505/515 nm, 0,1 um diameter) på overflaten av hver deponert SC prøven med en pipette før fullført trinn 3.6.
  2. Etablere målinger av SC tykkelse ved hjelp av mikroskop med 40X objektiv. Måle tykkelsen på SC prøvene over tid ved bruk av en ekstern fokus tilbehør for å ta opp forskjellen i z-høyde mellom de to kule lags fokalplanene plassert på SC-substrat grensesnitt og oversiden av SC.
  3. Måle tykkelsen på 3 regioner av hver SC prøve i løpet av en 3 timers tørkeperiode. tykkelsenav SC prøver når en stabil tilstand verdi innenfor denne tidsrammen 8.

8. Kvantifisering og modellering Tissue Deformasjon

  1. Bruk partikkel bilde velocimetry 13 for å oppnå romlig løst i-planet tørke forskyvninger fra fluorescerende bildene på hver innspilt tid trinn.
  2. Bruk MATLAB for å oppnå asimutalt gjennomsnitts radiale og asimutale forskyvningsprofiler fra forskyvningsfeltet i hvert radielt symmetrisk SC prøven.
    MERK: Et eksempel datasettet (tittelen 'd.mat') og MATLAB kode (med tittelen "PIV-processing.m ') som utfører både dette trinnet og trinn 8.3 har blitt gitt i tilleggsinformasjon.
  3. Monter radial forskyvning profiler til en modell 7, 8, 14, 15, 16 beskriver tørking SC som en krympende lineær elastisk opplagr disk tid varierende tykkelse, h SC, radius, R, og elastisitetsmodul, E SC, festet til en deformerbar elastisk substrat med elastisitetsmodul, E. Anta SC har en veldefinert og konstant Poissons tall, ν SC = 0,4 7 8. Skaff passer best ved hjelp av et minimum minste kvadraters metode.
    MERK: Modellen som brukes for montering beskriver radielle forskyvninger i form av modifiserte Bessel funksjoner er:
    ligning (1)
    med ligning , ligning og ligning
    begrepet ligning svarer til en penetrasjonsdybde gitt ved,
    "Equation"ligning betegner et substrat stivhet parameter; gyldig når prøvestørrelsene er mye større enn substratet tykkelse. Her, parametrene, ligning og ligning henholdsvis betegne underlaget tykkelse Poissons tall. Den Poissons tall av silikon-elastomer substratet 17 er ν = 0,5.
  4. Oppnå modellparametere a og β ved hvert tidstrinn fra den minste kvadraters tilpasning av ligning (1) til radiell forskyvning profilen.
    1. Anvende den passende parameter β for å oppnå SC elastisitetsmodul, E SC, ved hjelp av uttrykket,
      ligning
    2. Bruk passende parameter α for å få tidsvarierende kontraktile tørking stress, PSC, ved hjelp av uttrykket,
      ligning

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 (a) viser et representativt fluoriserende bilde av en SC prøve belagt med fluorescerende kuler (seksjon 3). Den tilsvarende overført lys bilde av prøven er vist i figur 1 (b) belagt med et kogger plott av romlig oppløste tørkeforskyvninger som dannes etter 16 timers tørking ved 25% RF På grunn av den sirkulære symmetri av prøvene, kan disse forskyvninger være asimutalt gjennomsnitt. Figur 1 (c) viser radial (u r, solid rød linje) og Azimuth (u θ, stiplet blå linje) forskyvning profiler plottet mot den dimensjons radielle posisjon, r / R. Her betegner r den midlere SC prøven radius, r / R = 0 betegner den prøven sentrum og r / R = 1 betegner kanten. Standardavvik på hver radielle posisjon angitt med de skraverte områdene rundt gjennomsnittet. Disse variasjonene er primært forårsaket av den strukturelle heterogenitet av SC 3 <sup>, 7, 12. Gjennom tørking, asimut forskyvninger fortsatt små. Radial fortrengning profiler imidlertid øke monotont fra sentrum til kant og vokse i størrelse inntil en likevekt er nådd.

Figur 1
Figur 1: Circular SC prøve (6,2 mm diameter) klebet til et elastomersubstrat med elastisitetsmodul E = 16 ± 1 kPa etter tørking i 15 timer i et 25 ± 1% RF-miljø. (A) Fluorescent bilde av SC prøve å fremheve de avsatte fluorescerende markør perler brukes til sporing romlig løst i-planet tørke forskyvninger. (B) Quiver tomt på romlig løst i-planet tørke forskyvninger lagt på et overført lys bilde av SC prøven. (C) azimut gjennomsnitt radial (u r, solid rød linje) ogazimut (u θ, blå stiplet linje) forskyvninger av prøven plottet mot dimensjonsløs radiell posisjon, r / R. Positive verdier av u r tilsvarer kontraktile forskyvninger. Skraverte områder som omgir linjer indikerer standardavvik om middelverdien ved hvert radielle posisjon. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Profiler tatt opp ved 30 minutters intervaller er plottet i Figur 2 (a) og viser tidsutviklingen av i-planet forskyvninger. Den gjennomsnittlige tykkelse SC, SC h, er plottet i figur 2 (b). Reduserer av SC under tørking primært skje over den første 2 timer.

Figur 2
Figur 2: (a)Overlegg av radiell forskyvning profiler (u r, solide røde linjer) 30 min intervaller i løpet av en 15 timers tørkeperiode i 25% RH plottet mot dimensjons radial posisjon r / R for en typisk SC prøve. Positive verdier av u r tilsvarer kontraktile forskyvninger. (B) Gjennomsnittlig SC prøvens tykkelse, (h SC, n = 3), plottet mot tørketiden. (C) radiell forskyvning profiler fra (a) over med minimum minste kvadraters anfall (blå stiplet linje) i ligning (1) for den første og siste registrerte radial forskyvning profil. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Passende forskyvning profiler med den lineære elastiske sammentreknings modellen beskrevet ved ligning (1) gir ytterligere innsikt i de mekaniske egenskapene til tørking SC. Displacement profiler en t hvert tidstrinn er utstyrt med modellen ved hjelp av et minimum minste kvadraters metode, som vist i Figur 2 (c). Den kontraktile tørking stress, P SC, og elastisitetsmodul, E SC, blir deretter ekstrahert fra modellen ved hvert tidstrinn. Gjennomsnittlige endringer i disse parametrene (basert på 3 individuelle SC prøver) er vist henholdsvis i figurene 3 (a) og 3 (b). Begge parametrene øke raskt i løpet av de første 2 h tørkeperiode og nå et platå innen 5 timer.

Figur 3
Figur 3: (a) Gjennomsnittet av SC elastisitetsmodul, E SC, avsatt mot tørketiden i løpet av en 15 timers periode. (B) Gjennomsnittlig kontraktile tørking stress, P SC, avsatt mot tørketiden i løpet av en 15 timers periode."_blank"> Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denne artikkelen beskriver vi en teknikk som kan brukes til å måle den dynamiske oppførsel tørking og mekaniske egenskaper av humane SC. Tidligere studier har vist at denne teknikk kan brukes til å kvantifisere effekten av miljøforhold og kjemiske produkter som vanligvis anvendes i kosmetiske rensemidler og kremer på den dynamiske oppførsel av tørke SC 7, 8. Det finnes en rekke sentrale trinn i protokollen. For det første, sveller SC særlig med vanninnholdet; Derfor, målinger av SC tykkelse, så vel som i planet forskyvninger er avgjørende for nøyaktig å forutsi elastisitetsmodul og tørking spenning størrelse. For det andre, prøver må være fullstendig festet til substratet. Ufullstendig vedheft, ikke-radialt symmetriske prøver eller prøver med små rifter eller hull bør unngås fordi de vil ha betydelig innvirkning på fordelingen av tørking deformasjoner og de radiale forskyvning profiler bruked for modell montering.

Teknikken kan brukes hvis en fuktighetsreguleringssystem er utilgjengelig. Uten miljøkontroll, vil vevsprøver tørke i et laboratorium 12. Som sådan, bør laboratoriemiljø kontinuerlig overvåkes og vedlikeholdes, som tørking atferd og repeterbarhet av resultatene vil bli påvirket av både dagaktive og sesongmessige variasjoner i temperatur og fuktighet.

For tiden, er teknikken begrenset bare til prøver som kan feste seg til substratet og induserer deformasjon i elastomer film. Mens teknikken kan lett tilpasses til testprøver som gjennomgår mindre i-planet forskyvninger, ved å redusere substratet elastisitetsmodul 12, vil resultatene fra prøvene som bare gli over substratet mangler betydning.

Tallrike in-vivo og ex-vivo teknikker som kan vurdere tørking atferd og mekaniskegenskaper SC er rapportert 3, 8, 9, 10, 18, 19, 20, 21. Men in vivo teknikker kan ikke fullt skille mekaniske endringer i SC fra de underliggende epidermal og dermal lag. Videre kan ex-vivo teknikker typisk bare vurdere en prøve per eksperiment. Metoden vi rapporterer i denne artikkelen tillater opptil 6 SC prøver å bli vurdert per eksperiment. Størrelsen av substratet og miljøkammer imidlertid kunne bli skalert opp for å tillate flere prøver som skal vurderes samtidig. Vi anslår for n = 6 SC prøver, en tidsskala på ~ 13 h er nødvendig for utarbeidelse og testing, unntatt substrat herding og vev likevekt. Til sammenligning anslår vi uniaxial tensometry testing ville kreve merenn to ganger denne perioden. Betydelig mindre SC vev er også nødvendig for hver enkelt prøve (0,28 cm2) sammenlignet med de som kreves for tensometry 9 (2,5 cm2). Denne teknikken gjør det mulig for ytterligere mer fysiologisk relevant tørking ved å hindre fordampning fra undersiden av SC vev. I tillegg til å vurdere tørking oppførsel og mekanikk i SC, tror vi at denne teknikken kan også bli brukt til studier av polymere eller kolloidale systemer som danner en sammenhengende film ved tørking.

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

Bioteknologi Stratum corneum Hud mekanikk elastisk modulus Tørking stress kontraktile tørking Kosmetikk
Måling og modellering kontraktile Tørking i Human stratum corneum
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