Les protocoles suivants sont acceptés sous animalier institutionnel de l’Université du Maryland et Comité d’urbanisme ainsi que l’Institutional Review Board. Les protocoles de suivent les normes fédérales, nationales et locales, et les lignes directrices énoncées par la politique de l’Université du Maryland sur la biosécurité.
1. la dissection de l’échantillon de l’oeil
<ol><li>
Obtenir un échantillon de le œil de banque locale d’abattoir ou d’un tissu. Si un globe de l’oeil entier est obtenu, extraire immédiatement la lentille, zonules ci-joint et vitreux. Remarque : Les détails spécifiques décrites ci-dessous se rapportent aux yeux porcins et humains.<ol>
<li>À l’aide de pinces et ciseaux chirurgicaux désinfectés, coupez et enlevez tous les excès de tissu qui entoure la sclère.</li>
		<li>Fermement tenir le œil sur le côté et, à l’aide d’une lame de rasoir, faire une petite incision le long du côté de l’oeil de 3 mm de la cornée. Faire la coupe assez profondément d’avoir atteint le corps vitré à l’intérieur de le œil.</li>
		<li>À l’aide de ciseaux, découpez soigneusement le long de l’incision sur le pourtour de l’oeil. Éviter la perforation de la lentille. Une image représentative est montrée dans la Figure 2A.</li>
		<li>Une fois la circonférence extérieure de le œil a été coupée, enlever le tissu postérieur de l’oeil avec une pincette. Isoler la lentille, zonules, corps ciliary et le corps vitré attaché avec une pince. Une image représentative est illustrée à la Figure 2B.</li>
		<li>Grâce aux ciseaux et pinces, retirer excès vitré donc la lentille peut étaler à plat sur le MLS. Remarque : En cas de greffe de cornée, le bouton de la cornée est utilisé en chirurgie et le reste du globe est disponible à des fins de recherche. Toutefois, ce globe partiel peut toujours servir dans la préparation du tissu de la configuration de civière de lentille. Si seulement la partie postérieure est obtenue, seulement effectuer étape 1.1.4–1.1.5.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Désinfecter tous les appareils après la dissection dans Javel 15 % pendant 30 min.</li>
</ol>2. première Assemblée de la civière objectif manuel
<ol><li>Insérez le fond de chaussure de 10 mm et le dessus de chaussure correspondante dans la plaque de fond de la MLS donc il reste un écart de 5 mm entre la paroi arrière du tiret chaussure et de la chaussure elle-même.</li>
	<li>Aligner les plaques supérieure et inférieure, claquer les plaques ensemble ; l’appareil est maintenant en position non étirée.</li>
	<li>Insérez les plaques dans le cas de la plaque et la vis de butée dans le trou situé sur le côté de la plaque de fond.</li>
	<li>Insérez le cas de la plaque dans la base et placez la clé dans les tirets alignés.</li>
	<li>Tournez la clé dans le sens horaire jusqu'à ce qu’il atteigne la vis d’arrêt pour les chaussures sur les contrats et tourner en arrière dans le sens anti-horaire pour retourner les chaussures dans sa position initiale sans étirement.</li>
</ol>3. montage de la lentille
<ol><li>Insérer le fond de chaussure de 10 mm dans la plaque de fond dans la MLS afin que 5 mm de l’écart entre reste la paroi arrière de la tiret de chaussure et de la chaussure elle-même.</li>
	<li>Avec une pincette courbée, placez la lentille extrait face au milieu de la plaque de fond afin que les chaussures sont prenant en charge la lentille sur le trou central.</li>
	<li>S’enclenchent le haut correspondant des chaussures, détourage seulement les zonules et le corps vitré. Visuellement, s’assurer que l’objectif reste que centré que possible sur la plaque de fond.</li>
	<li>Répétez les étapes 2,3 à 2,4.</li>
</ol>4. mesure de l’objectif
<ol><li>Placer un système d’imagerie directement au-dessus de l’appareil afin de capturer des vidéos et des photos du processus d’étirage. N’oubliez pas d’inclure une règle dans le cadre de l’image avec précision des images taille et échelle en post-traitement. Remarque : Tout système d’imagerie approprié est suffisant pour cette étape ; ici, nous utilisons un 12 mégapixels, autofocus, smartphone un pied sur l’échantillon.</li>
	<li>Fermement mais doucement, tourner la clé dans le sens horaire pour étirer la lentille. La figure 3 montre les images représentatives à l’état non étiré et tendu.</li>
	<li>Après avoir photographié la lentille étirée, tourner la clé dans le sens anti-horaire pour restaurer l’échantillon à son état de repos. Remarque : Il est impératif que la mesure de la lentille est réalisée en temps opportun afin de minimiser la déshydratation de la lentille.</li>
	<li>La photo clairement l’état de repos final de la lentille.</li>
</ol>5. analyse
<ol><li>Télécharger l’image vers ImageJ et utiliser la fonctionnalité « point » pour sélectionner au moins 40 points sur la circonférence de la lentille comme le montre la Figure 4A. Utilisez l’option de « Mesurer » → « Analyser » pour donner l’emplacement de chaque point sélectionné.</li>
	<li>Points de lissage (à l’aide de logiciel par exemple MATLAB) l’emplacement afin de produire un rayon et Khi-deux de la fit, comme illustré à la Figure 4B. Convertir le rayon de pixels et l’erreur dans les paramètres à l’aide de la règle photographiée.</li>
	<li>Effectuer deux queues test t jumelé à comparer un objectif individuel avant et après l’étirement de la MLS.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Von Helmholtz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uber+die+akkommodation+des+auges.">Uber die akkommodation des auges.</a> 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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Presbyopia+and+the+optical+changes+in+the+human+crystalline+lens+with+age.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+the+behavior+and+natural+and+refilled+porcine+lenses+in+a+robotic+lens+stretcher.">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., K&#252;chle, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+accommodation+after+implantation+of+an+accommodating+posterior+chamber+intraocular+lens.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+analysis+of+the+accommodative+apparatus+in+primates.">Biomechanical analysis of the accommodative apparatus in primates.</a> Clin Exp Optom. 91 (4), 411 (2008).</li><li>Pinilla Cort&#233;s, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Protocols+for+Ex+Vivo+Lens+Stretching+Tests+to+Investigate+the+Biomechanics+of+the+Human+Accommodation+Apparatus.">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 (2015).</li><li>Fisher, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+elastic+constants+of+the+human+lens.">The elastic constants of the human lens.</a> J Physiol. 212 (1), 147-180 (1971).</li><li>Eppig, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+eye+model+and+measurement+setup+for+investigating+accommodating+intraocular+lenses.">Biomechanical eye model and measurement setup for investigating accommodating intraocular lenses.</a> Z Med Ohys. 23 (2), 144-152 (2013).</li><li>Manns, F., Parel, , et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+Human+and+Monkey+Lenses+in+a+Lens+Stretcher.">Response of Human and Monkey Lenses in a Lens Stretcher.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 48 (7), 3260 (2007).</li><li>Scarcelli, G., Kim, P., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+measurement+of+age-related+stiffening+in+the+crystalline+lens+by+Brillouin+optical+microscopy.">In vivo measurement of age-related stiffening in the crystalline lens by Brillouin optical microscopy.</a> Biophys J. 101 (6), 1539-1545 (2011).</li><li>Besner, S., Scarcelli, G., Pineda, R., Yun, S. -. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Brillouin+Analysis+of+the+Aging+Crystalline+Lens.">In Vivo Brillouin Analysis of the Aging Crystalline Lens.</a> Invest Ophthalmol Vis Sci. 57 (13), 5093 (2016).</li><li>Cortes, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Protocols+for+Ex+Vivo+Lens+Stretching+Tests+to+Investigate+the+Biomechanics+of+the+Human+Accommodation+Apparatus.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+Posterior+Zonular+Fiber+Attachment+on+the+Anterior+Hyaloid+Membrane.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pig+Lenses+in+a+Lens+Stretcher.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Ex+Vivo+Porcine+Lens+Shape+During+Simulated+Accommodation,+Before+and+After+fs-Laser+Treatment.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+a+portable+manual+stretching+device+to+simulate+accommodation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-related+response+of+human+lenses+to+stretching+forces.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Crystalline+Lens+Volume+During+Accommodation+in+a+Lens+Stretcher.">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., P&#233;rez-Merino, P., Velasco-Ocana, M., Marcos, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=OCT-based+full+crystalline+lens+shape+change+during+accommodation+in+vivo.">OCT-based full crystalline lens shape change during accommodation in vivo.</a> Biomed Opt Exp. 8 (2), 918-933 (2017).</li></ol>

AB a participation de Bioniko Consulting LLC.

Nous avons mis au point une nouvelle méthode pour fournir une manière précise et efficace d’étudier la capacité d’hébergement de la lentille en utilisant un mécanisme de serrage double-morceau de coupler la civière à l’échantillon. Au cours de l’hébergement, la lentille se détend, et le diamètre diminue à la suite d’une relaxation des fibres zonulaires1,2,4,19. La métho...

L’hébergement est le processus par lequel le œil humain est capable de s’adapter dynamiquement la forme de son cristallin pour voir des objets à des distances loin ou proches, mise au point nette. L’hébergement est un processus intrinsèquement biomécanique. Lors de la stimulation neurale, les muscles ciliaires produisent une force sur le corps ciliaire et les fibres de la zonule qui s’attachent à la circonférence de la lentille capsule1,2. Bien qu’il existe différentes théories derrière la biomécanique de l’habitation, la plus largement acceptée est l’hypothèse de Helmholtz. Selon l’hypothèse, la lentille est à l’état naturel tendu, correspondant à la forme mince de la lentille qui est optimale pour la mise au point des objets éloignés. Pour modifier focus d’objets proches, contractent les muscles ciliaires et les fibres zonulaires sont assouplies. À son tour, la lentille s’épaissit, augmentant les courbures surfaces antérieures et postérieures. Cela correspond à une augmentation de puissance dioptrique qui est nécessaire pour la vision, par conséquent, une plus courte focale1de près.
La capacité d’accueillir est compromise au fil du temps via une condition nommée la presbytie. Touchant tout le monde, 50 ans, la presbytie fait le œil incapable de modifier dynamiquement le focus à partir loin pour fermer la distance3. Pour lutter contre la presbytie, les méthodes actuelles sont passifs, y compris les lunettes à double foyer et verres correcteurs. Tout en augmentant sa capacité de se concentrer sur des objets proches à quelques plans, ces traitements passifs impossible de restaurer la capacité de focus dynamique de l’objectif4,5. Afin de traiter efficacement la presbytie ou éventuellement l’empêcher, il y a un besoin permanent de mieux comprendre le logement.
Afin d’étudier les hébergements de la lentille, un certain nombre de dispositifs ont été développé pour simuler le phénomène ex vivo4,6,7,8,9. Disques de rotation ont été introduits pour surveiller l’étirement de l’objectif intermédiaire de forces centrifuges8. Pour reproduire plus fidèlement le phénomène objectif étirement périphériques ont été progressivement introduits et innovés. Utilisant une civière de lentille, Manns et al. caractérise la force nécessaire pour accommoder la lentille tout en corrélant ces à la puissance de la lentille et le diamètre équatorial9. Notre compréhension actuelle est que la lentille se raidit avec l’âge, entraînant une variation réduite en forme de lentille en réponse à une force égale, du corps ciliaire3,10,11,12.
Cours lentille civières souvent impliquent une configuration complexe, mise en œuvre des produits électroniques et programmables taux d’étirements et exige le cadavre entier globe oculaire6,7,10,13. Cette exigence augmente le coût par expérience à plus de $500.00 par oeil et diminue la disponibilité de l’échantillon. Nous présentons ici une méthode pour répliquer lentille Hébergement à faible coût, comme le œil postérieure s’élève à environ 200,00 $. Certain temps moins sophistiqués que les nombreux dispositifs utilisés aujourd'hui, la technique est beaucoup plus rentable et adoptables sans compromettre les résultats. Cette méthode est centrée autour d’une civière objectif manuel (MLS), représentée à la Figure 1et utilise un système de serrage unique sur les fibres zonulaires et une méthode de torsion radiale pour élargir le diamètre de la lentille. La précision physiologique du protocole est validée par les conclusions de Bernal et al., qui a étudié la voie par laquelle les fibres zonulaires antérieures et postérieures sont connectés à la capsule objectif14. À l’aide de la conception des chaussures personnalisées qui ne nécessitent que la lentille, zonule et corps ciliaire, visait à étudier la biomécanique de la lentille en répliquant hébergement physiologique.

<table><tbody><tr><td>Manual Lens Stretcher</td><td>Bioniko</td><td>MLS</td><td>Different animal species will require different shoe sizes</td></tr><tr><td>Porcine Eye Samples</td><td>George G. Ruppersberger; slaughterhouse</td><td>N/A</td><td>Whole eyeballs were obtained</td></tr><tr><td>Human Eye Samples</td><td>The National Disease Research Interchange</td><td>N/A</td><td>Posterior poles without corneas were ordered</td></tr><tr><td>Dissecting Scissors (5 1/2&#039;&#039; Straight)</td><td>Electron Microsopy Sciences</td><td>72960</td><td></td></tr><tr><td>Tissue Forceps (4 1/2&#039;&#039;)</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>Any imaging system with ~0.1 mm resolution will work</td></tr><tr><td>Sodium Hypochorite</td><td>Clorox</td><td>Clorox Regular-Bleach</td><td>Any disinfectant will work</td></tr></tbody></table>

simulating the mechanics of lens accommodation via a manual lens stretcher

L’objectif de ce protocole consiste à mimer la biomécanique de l’habitation physiologique de façon rentable et pratique. Hébergement est obtenu par la contraction du corps ciliaire et de la relaxation des fibres de la zonule, qui se traduit par l’épaississement de la lentille nécessaire pour vision de près. Nous présentons ici un roman, une méthode simple qui hébergement est répliqué par tenseur des zonules reliés à la capsule du cristallin par une civière objectif manuel (MLS). Cette méthode permet une comparaison des lentilles, ce qui peuvent s’étirer, à lentilles non-accommodant, qui ne peuvent être étirés et surveille l’étirement radiales atteint par une lentille lorsqu’ils sont soumis à une force cohérente. Ce qui est important, les couples civière aux zonules directement et non à la sclérotique de le œil, seulement nécessitant ainsi l’objectif, zonules et le corps ciliaire plutôt que l’échantillon de l’ensemble du globe. Cette différence peut diminuer considérablement le coût d’acquisition des lentilles de cadavre de donateurs d’environ 62 % par rapport à l’acquisition d’une planète entière.

Yeux porcins, un échantillon commun pour l’étude de la presbytie par la lentille qui s’étend de4,15, ont été obtenus, (n = 10) d’un abattoir local et le présent protocole a été utilisé pour observer la capacité d’hébergement des lentilles. Figure 5 A montre la comparaison de la lentille porcine avant et après l’étirement par l’intermédiaire de la MLS. Il y av...

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Simulating the Mechanics of Lens Accommodation via a Manual Lens Stretcher

Simulation de la mécanique de la lentille hébergement via une civière objectif manuel

Nous présentons une méthode efficace d’étudier le logement de lentille à l’aide d’une civière objectif manuel. Le protocole imite hébergement physiologique en tirant les zonules connecté autour de la capsule du cristallin, par conséquent, qui s’étend de la lentille.

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

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

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

6.7K vues.  University of Maryland. Nous présentons une méthode efficace d’étudier le logement de lentille à l’aide d’une civière objectif manuel. Le protocole imite hébergement physiologique en tirant les zonules connecté autour de la capsule du cristallin, par conséquent, qui s’étend de la lentille.

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Stretching Short Sequences of DNA with Constant Force Axial Optical Tweezers

Single-molecule techniques for stretching DNA of contour lengths less than a kilobase are fraught with experimental difficulties. However, many interesting biological events such as histone binding and protein-mediated looping of DNA1,2, occur on this length scale. In recent years, the mechanical properties of DNA have been shown to play a significant role in fundamental cellular processes like the packaging of DNA into compact nucleosomes and chromatin fibers3,4. Clearly, it is then important to understand the mechanical properties of short stretches of DNA. In this paper, we provide a practical guide to a single-molecule optical tweezing technique that we have developed to study the mechanical behavior of DNA with contour lengths as short as a few hundred basepairs.
The major hurdle in stretching short segments of DNA is that conventional optical tweezers are generally designed to apply force in a direction lateral to the stage5,6, (see Fig. 1). In this geometry, the angle between the bead and the coverslip, to which the DNA is tethered, becomes very steep for submicron length DNA. The axial position must now be accounted for, which can be a challenge, and, since the extension drags the microsphere closer to the coverslip, steric effects are enhanced. Furthermore, as a result of the asymmetry of the microspheres, lateral extensions will generate varying levels of torque due to rotation of the microsphere within the optical trap since the direction of the reactive force changes during the extension.
Alternate methods for stretching submicron DNA run up against their own unique hurdles. For instance, a dual-beam optical trap is limited to stretching DNA of around a wavelength, at which point interference effects between the two traps and from light scattering between the microspheres begin to pose a significant problem. Replacing one of the traps with a micropipette would most likely suffer from similar challenges. While one could directly use the axial potential to stretch the DNA, an active feedback scheme would be needed to apply a constant force and the bandwidth of this will be quite limited, especially at low forces.
We circumvent these fundamental problems by directly pulling the DNA away from the coverslip by using a constant force axial optical tweezers7,8. This is achieved by trapping the bead in a linear region of the optical potential, where the optical force is constant-the strength of which can be tuned by adjusting the laser power. Trapping within the linear region also serves as an all optical force-clamp on the DNA that extends for nearly 350 nm in the axial direction. We simultaneously compensate for thermal and mechanical drift by finely adjusting the position of the stage so that a reference microsphere stuck to the coverslip remains at the same position and focus, allowing for a virtually limitless observation period.

We illustrate the use of a constant force axial optical tweezers to explore the mechanical properties of short DNA molecules. By stretching DNA axially, we minimize steric hindrances and artifacts arising in conventional lateral manipulation, allowing us to study DNA molecules as short as ~100 nm.

S&#39;étendant de courtes séquences d&#39;ADN avec Constant Brucelles force axiale optiques

Single-molecule techniques for stretching DNA of contour lengths  less than a kilobase are fraught with experimental difficulties. However, many ...

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Stretching Micropatterned Cells on a PDMS Membrane

Mechanical forces exerted on cells and/or tissues play a major role in numerous processes. We have developed a device to stretch cells plated on a PolyDiMethylSiloxane (PDMS) membrane, compatible with imaging. This technique is reproducible and versatile. The PDMS membrane can be micropatterned in order to confine cells or tissues to a specific geometry. The first step is to print micropatterns onto the PDMS membrane with a deep UV technique. The PDMS membrane is then mounted on a mechanical stretcher. A chamber is bound on top of the membrane with biocompatible grease to allow gliding during the stretch. The cells are seeded and allowed to spread for several hours on the micropatterns. The sample can be stretched and unstretched multiple times with the use of a micrometric screw. It takes less than a minute to apply the stretch to its full extent (around 30%). The technique presented here does not include a motorized device, which is necessary for applying repeated stretch cycles quickly and/or computer controlled stretching, but this can be implemented. Stretching of cells or tissue can be of interest for questions related to cell forces, cell response to mechanical stress or tissue morphogenesis. This video presentation will show how to avoid typical problems that might arise when doing this type of seemingly simple experiment.

This manuscript presents a technique to apply or release forces on adherent cells or tissues using unidirectional stretching.

Stretching cellules Micropatterned sur une membrane PDMS

Mechanical forces exerted on cells and/or tissues  play a major role in numerous processes. We have developed a device to stretch  cells plated on a ...

A Novel Stretching Platform for Applications in Cell and Tissue Mechanobiology

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have contributed dramatically to the understanding of basic mechanobiology. These techniques have been extensively used to demonstrate how the onset and progression of various diseases are heavily influenced by mechanical cues. This article presents a multi-functional biaxial stretching (BAXS) platform that can either mechanically stimulate single cells or quantify the mechanical stiffness of tissues. The BAXS platform consists of four voice coil motors that can be controlled independently. Single cells can be cultured on a flexible substrate that can be attached to the motors allowing one to expose the cells to complex, dynamic, and spatially varying strain fields. Conversely, by incorporating a force load cell, one can also quantify the mechanical properties of primary tissues as they are exposed to deformation cycles. In both cases, a proper set of clamps must be designed and mounted to the BAXS platform motors in order to firmly hold the flexible substrate or the tissue of interest. The BAXS platform can be mounted on an inverted microscope to perform simultaneous transmitted light and/or fluorescence imaging to examine the structural or biochemical response of the sample during stretching experiments. This article provides experimental details of the design and usage of the BAXS platform and presents results for single cell and whole tissue studies. The BAXS platform was used to measure the deformation of nuclei in single mouse myoblast cells in response to substrate strain and to measure the stiffness of isolated mouse aortas. The BAXS platform is a versatile tool that can be combined with various optical microscopies in order to provide novel mechanobiological insights at the sub-cellular, cellular and whole tissue levels.

We present in this article a novel stretching platform that can be used to investigate single cell responses to complex anisotropic biaxial mechanical deformation and quantify the mechanical properties of biological tissues.

Une nouvelle plate-forme d&#39;étirement pour Applications dans cellulaire et tissulaire mécanobiologie

Tools that allow the application of mechanical forces to cells and tissues or that can quantify the mechanical properties of biological tissues have ...

Live Cell Imaging during Mechanical Stretch

There is currently a significant interest in understanding how cells and tissues respond to mechanical stimuli, but current approaches are limited in their capability for measuring responses in real time in live cells or viable tissue. A protocol was developed with the use of a cell actuator to distend live cells grown on or tissues attached to an elastic substrate while imaging with confocal and atomic force microscopy (AFM). Preliminary studies show that tonic stretching of human bronchial epithelial cells caused a significant increase in the production of mitochondrial superoxide. Moreover, using this protocol, alveolar epithelial cells were stretched and imaged, which showed direct damage to the epithelial cells by overdistention simulating one form of lung injury in vitro. A protocol to conduct AFM nano-indentation on stretched cells is also provided.

A novel imaging protocol was developed using a custom motor-driven mechanical actuator to allow the measurement of real time responses to mechanical strain in live cells. Relevant to mechanobiology, the system can apply strains up to 20% while allowing near real-time imaging with confocal or atomic force microscopy.

Imagerie sur cellule vivante pendant stretch mécanique

There is currently a significant interest in understanding how cells and tissues respond to mechanical stimuli, but current approaches are limited in ...

Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses (a-IOLs). Aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes (PDMS) were previously prepared via the ring-chain equilibration of the cyclic siloxane octamethylcyclotetrasiloxane (D4) and 1,3-bis(3-aminopropyl)-tetramethyldisiloxane (APTMDS). Phenyl groups were introduced into the siloxane backbone via the copolymerization of D4 and 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetraphenyl-cyclotetrasiloxane (D4Me,Ph). These polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers were synthesized for increasing the refractive indices of polysiloxanes. For applications as an a-IOL, the refractive index of the polysiloxanes must be equivalent to that of a young human eye lens. The polysiloxane molecular weight is controlled by the ratio of the cyclic siloxane to the endblocker APTMDS. The transparency of the PSU elastomers is examined by the transmittance measurement of films between 200 and 750 nm, using a UV-Vis spectrophotometer. Transmittance values at 750 nm (upper end of the visible spectrum) are plotted against the PDMS molecular weight, and &#62; 90% of the transmittance is observed until a molecular weight of 18,000 g&#183;mol&#8722;1. Mechanical properties of the PSU elastomers are investigated using stress-strain tests on die-cut dog-bone-shaped specimens. For evaluating mechanical stability, mechanical hysteresis is measured by repeatedly stretching (10x) the specimens to 5% and 100% elongation. Hysteresis considerably decreases with the increase in the PDMS molecular weight. In vitro cytotoxicity of some selected PSU elastomers is evaluated using an MTS cell viability assay. The methods described herein permit the synthesis of a soft, transparent, and noncytotoxic PSU elastomer with a refractive index approximately equal to that of a young human eye lens.

This study describes synthetic routes for aminopropyl-terminated polydimethylsiloxanes and polydimethyl-methyl-phenyl-siloxane-block copolymers and for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers. It presents the application of PSUs as accommodating an intraocular lens. An evaluation method for in vitro cytotoxicity is also described.

Synthèse des élastomères souples Polysiloxane-urée pour Application de lentille intraoculaire

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses ...

Chimie

Production of a Strain-Measuring Device with an Improved 3D Printer

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in the analog electrical signal in a traditional strain gauge operation, a new strain measurement method is presented here. It uses a photographic technique to display the strain change by amplifying the change of the pointer displacement of the mechanism. A visual polydimethylsiloxane (PDMS) lens with a focal length of 7.16 mm was added to a smartphone camera to generate a lens group acting as a microscope to capture images. It had an equivalent focal length of 5.74 mm. Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and nylon amplifiers were used to test the influence of different materials on the sensor performance. The production of the amplifiers and PDMS lens is based on improved 3D printing technology. The data obtained were compared with the results from finite element analysis (FEA) to verify their validity. The sensitivity of the ABS amplifier was 36.03 &plusmn; 1.34 &#181;&epsilon;/&#181;m, and the sensitivity of the nylon amplifier was 36.55 &plusmn; 0.53 &#181;&epsilon;/&#181;m.

This work presents a strain measurement sensor consisting of an amplification mechanism and a polydimethylsiloxane microscope manufactured using an improved 3D printer.

Production d'un dispositif de mesure des souches avec une imprimante 3D améliorée

A traditional strain measurement sensor needs to be electrified and is susceptible to electromagnetic interference. In order to solve the fluctuations in ...

Ingénierie

Controlled Strain of 3D Hydrogels under Live Microscopy Imaging

External forces are an important factor in tissue formation, development, and maintenance. The effects of these forces are often studied using specialized in vitro stretching methods. Various available systems use 2D substrate-based stretchers, while the accessibility of 3D techniques to strain soft hydrogels, is more restricted. Here, we describe a method that allows external stretching of soft hydrogels from their circumference, using an elastic silicone strip as the sample carrier. The stretching system utilized in this protocol is constructed from 3D-printed parts and low-cost electronics, making it simple and easy to replicate in other labs. The experimental process begins with polymerizing thick (&#62;100 &#956;m) soft fibrin hydrogels (Elastic Modulus of ~100 Pa) in a cut-out at the center of a silicone strip. Silicone-gel constructs are then attached to the printed-stretching device and placed on the confocal microscope stage. Under live microscopy the stretching device is activated, and the gels are imaged at various stretch magnitudes. Image processing is then used to quantify the resulting gel deformations, demonstrating relatively homogenous strains and fiber alignment throughout the gel&#8217;s 3D thickness (Z-axis). Advantages of this method include the ability to strain extremely soft hydrogels in 3D while executing in situ microscopy, and the freedom to manipulate the geometry and size of the sample according to the user&#8217;s needs. Additionally, with proper adaptation, this method can be used to stretch other types of hydrogels (e.g., collagen, polyacrylamide or polyethylene glycol) and can allow for analysis of cells and tissue response to external forces under more biomimetic 3D conditions.

The presented method involves uniaxial stretching of 3D soft hydrogels embedded in silicone rubber while allowing live confocal microscopy. Characterization of the external and internal hydrogel strains as well as fiber alignment are demonstrated. The device and protocol developed can assess the response of cells to various strain regimes.

Souche contrôlée d’hydrogels 3D sous imagerie par microscopie dynamique

External forces are an important factor in tissue formation, development, and maintenance. The effects of these forces are often studied using specialized ...

Caractérisation biomécanique du cristallin oculaire porcin avec compression automatisée

Automated Compression Testing of the Ocular Lens

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically with age in the human lens, resulting in a loss of near vision called presbyopia. However, the mechanisms of these changes remain unknown. Lens compression offers a relatively simple method for assessing the lens' biomechanical stiffness in a qualitative sense and, when coupled with appropriate analytical techniques, can help quantify biomechanical properties. A variety of lens compression tests have been performed to date, including both manual and automated, but these methods inconsistently apply key aspects of biomechanical testing such as preconditioning, loading rates, and time between measurements. This paper describes a fully automated lens compression test wherein a motorized stage is synchronized with a camera to capture the force, displacement, and shape of the lens throughout a preprogrammed loading protocol. A characteristic elastic modulus may then be calculated from these data. While demonstrated here using porcine lenses, the approach is appropriate for the compression of lenses of any species.

Pleins feux sur l’auteur : Faire progresser la compréhension des changements de rigidité du cristallin liés à l’âge 

We present an automated method for characterizing the effective elastic modulus of an ocular lens using a compression test.

Test de compression automatisé du cristallin oculaire

The biomechanical properties of the ocular lens are essential to its function as a variable power optical element. These properties change dramatically ...

Simulation de la mécanique de la lentille hébergement via une civière objectif manuel

Résumé

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Chapitres dans cette vidéo

S'étendant de courtes séquences d'ADN avec Constant Brucelles force axiale optiques

Stretching cellules Micropatterned sur une membrane PDMS

Une nouvelle plate-forme d'étirement pour Applications dans cellulaire et tissulaire mécanobiologie

Imagerie sur cellule vivante pendant stretch mécanique

Synthèse des élastomères souples Polysiloxane-urée pour Application de lentille intraoculaire

Production d'un dispositif de mesure des souches avec une imprimante 3D améliorée

Souche contrôlée d’hydrogels 3D sous imagerie par microscopie dynamique

Test de compression automatisé du cristallin oculaire

Test de compression automatisé du cristallin oculaire

Test de compression automatisé du cristallin oculaire