Os autores gostariam de reconhecer a nossa fonte de financiamento NSERC 20/20 Rede para o Desenvolvimento da Advanced Materials oftalmológica.

Todos os experimentos foram preenchidos em conformidade e cumprimento de todas as orientações pertinentes delineadas pelo comité de ética pesquisa animal da Universidade de Waterloo de. Os olhos de bovinos são generosamente doados a partir de um matadouro local. 1. Modelo de Olho <ol><li> Concepção e produção de moldes de 13 <ol><li> Design os modelos de olho de acordo com as dimensões médias de fisiológicas olhos humanos adultos. 13 </li><li> Deixe um espaço de 250 mm entre o globo ocular e as peças da pálpebra do olho modelo. Projetar os respectivos moldes usando software assistida por computador (CAD). </li><li> Criar novo arquivo .cad ou arquivo .sldprt com o AutoCAD ou Solidworks. Criar modelos 3D do globo ocular / pálpebra humana. Criar moldes dos modelos e salvar os moldes como arquivos .stl. </li><li> Importar arquivos .stl em software da impressora 3D (por exemplo, makeware para replicator2). Especificar parâmetros da impressão (localização, sparseness, escala, orientação, suavidade, etc. </em&gt;) 13. </li><li> Salve o arquivo como arquivo G-código para impressoras 3D para ler. Seleccionar materiais tais como PLA (ácido poliláctico), ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), PC (policarbonato), ou uma combinação dos mesmos, para imprimir os moldes 13. </li><li> Instalar filamento desejado do material de escolha. Importar o arquivo G-código na impressora 3D para ler. Imprimir o molde. NOTA: Como alternativa, produzir os moldes do olho usando um numérico computadorizado (CNC) máquina controlada, se uma superfície mais lisa do modelo de olho é desejada. Para a produção de moldes CNC, materiais para moldes já não estão limitados aos plásticos térmicos, mas estender-se a metal, cerâmica, polímeros e química resistivas, como politetrafluoretileno. </li><li> Abrir a interface de software do CNC que está ligado a uma broca de corte. Construção de moldes em 3D de acordo com frontal, superior, lateral e vistas em perspectiva dos previamente construídos moldes modelo globo ocular / pálpebra na interface do software de controle. Selecione os parâmetros apropriados para ousinagem (tamanho do bit, material de substrato, espessura do material) e prossiga para cortar o molde. </li></ol></li><li> Síntese de Oculares Utilizando PDMS <ol><li> Usando uma seringa, medir 10 ml de volume de PDMS base (polidimetilsiloxano) e preenchê-lo em um tubo de centrífuga de 15-50 ml. Adicionar 10% w / v da solução de elastómero em peso total de PDMS. Usando uma vareta de agitação, misturar as soluções bem. </li><li> Despeje a solução PDMS no globo ocular e das pálpebras moldes. Permitir que o PDMS de resolver à TA S / N (ou, pelo menos, 12 h) para iniciar a polimerização e para permitir que as bolhas de dissolver o polímero para fora da. NOTA: Verifique se não há bolhas deixadas no PDMS que possam subir ou expandir. </li><li> Subsequentemente, colocar os moldes num forno de 75 ° C (167 ° F) durante 1 h, ou de 150 ° C (302 ° F) durante 5 min. Para um gel suave, deixe as PDMS sentar-se à temperatura ambiente durante pelo menos 48 horas para polimerizar completamente. </li><li> Coloque as amostras num congelador durante alguns minutos; isso vai diminuir o PDMS e simplificara remoção das amostras dos moldes. Extrair as oculares dos moldes utilizando uma espátula fina. </li><li> Para a entrega da solução para dentro do espaço entre o globo ocular ea pálpebra peças, ligar um &quot;x 1/8&quot; tubo de politetrafluoretileno 16/01 com um conector do tubo de perna acoplador igual 1/16 &quot;e anexar à parte da peça pálpebra no furo de tubagem . </li></ol></li><li> Síntese do globo ocular peça com Agarose NOTA: A peça ocular podem ser sintetizados utilizando outros polímeros, tais como agarose. O procedimento seguinte pode também ser modificado para produzir peças oculares a partir de uma variedade de tipos de ágar, como PDA (Agar de Dextrose de batata) ou SDA (Sabouraud agar de dextrose). <ol><li> Para produzir um gel de 2% (2 g / 100 ml), medida de 2 g de agarose e misturar-se com 100 ml de água ultrapura. Levar a solução à ebulição (100 ° C) de tal forma que a agarose se dissolve completamente. Deixe a solução esfriar por 5 min. </li><li> Verter a solução para dentro do molde globo ocular e deixar a solução arrefecer para 30 min à temperatura ambiente. Retire os pedaços globo ocular com uma espátula. Armazenar o agar globo ocular em um -20 Congelador ° C para uso posterior. Para os estudos de microbiologia, esterilizar os moldes globo ocular por autoclave e / ou radiação UV. </li></ol></li><li> Incorporação de Bovinos Cornea em PDMS Eyeball NOTA:. Este protocolo foi adaptado de Parekh et al 14 <ol><li> Realizar a dissecção e incorporação das córneas de bovinos em condições estéreis sob uma capela de fluxo laminar. Adquirir os olhos e dissecar-los no mesmo dia. </li><li> Ligue a câmara de fluxo por 10 min antes da utilização e higienizar álcool com etanol a 70%. Certifique-se de que todos os materiais e instrumentos são estéreis por autoclavagem a 273 ° F / 133 ° C durante 45 min, e posicionada de não menos do que 4 polegadas a partir da câmara de fluxo de entrada. </li><li> Mergulha-se o olho de bovino num copo contendo uma solução de povidona-iodo diluída, durante 2 min. Lavar o olho numa proveta contendo solução salina tamponada com fosfato (PBS) PH 7,4. Utilizando uma pinça coloque suavemente o olho em uma placa de Petri de vidro, córnea face para cima. </li><li> Remover o excesso de tecido adiposo e muscular, cortando nos pontos de fixação da esclera com tesouras de dissecação romba final. Elimine o excesso de tecido para um copo estéril designado para resíduos animais. </li><li> Utilizando micro-tesoura, remover a conjuntiva do olho. Enrole a olho com gaze estéril, mantendo uma distância de pelo menos 1 cm a partir do limbo. </li><li> Utilizando um escalpelo, incisão na esclera aproximadamente 2 mm a partir da região do limbo e superficialmente, de modo a evitar a penetração da coróide e vítreo subjacente. Cuidadosamente estender a incisão por 360 ° utilizando um bisturi ou dissecção tesoura sem deformar a córnea a partir de sua curvatura natural. </li><li> Com uma pinça fina, remover a córnea do olho. Utilizando uma pinça, retire cuidadosamente qualquer tecido uveal aderindo e enxaguar córnea com PBS. </li><li> Armazenar a córnea a 31ºC em um recipiente estéril com a culturamédio (tais como Meio 199) contendo 3% de Soro Fetal Bovino a manter a humidade nos tecidos e nutrição celular. </li><li> Antes da experimentação, descansar da córnea transplantada no globo ocular PDMS, e prenda as duas peças juntas com um clip-on especializada. </li></ol></li></ol> 2. Blink-plataforma <ol><li> Concepção e produção do Blink-plataforma NOTA: O blink-plataforma é composta de três partes funcionais: Modelo de olho (descrito na seção 1), sistema de engrenagem, e do sistema eletrônico. <ol><li> Concepção e fabrico da plataforma piscar usando CAD 3D e de impressão, semelhante ao descrito para o modelo de olho (secção 1.1). Projetar o sistema de engrenagem de tal forma que se traduz simples rotação de motores para os movimentos laterais e rotacionais das oculares. 15 </li><li> Usando o pinhão e mecanismo de engrenagem, traduzir o movimento rotacional de um motor de passo para o movimento lateral de um carreto, que está ligada às peças de pálpebra. </li><li> usando osistema de engrenagem conjugado, amplificar um movimento de rotação de um motor de passo em três (ou mais) movimentos de rotação por três partes diferentes do globo ocular. </li><li> Alinhar os dois sistemas de engrenagem, uma para a pálpebra e para um globo ocular, de modo que a distância entre os dois são constantes. Monte o sistema eletrônico com um microcontrolador, protetor do motor, e dois motores. NOTA: Use dois motores de passo para fornecer motores rotativos, que é traduzido pelo sistema de engrenagem em um movimento de piscar. </li><li> Ligar os dois motores de passo com um sistema constituído por uma blindagem do motor empilhados no microcontrolador. Conectar e configurar os componentes electrónicos para trabalhar com produtos de software de fonte aberta. </li><li> Programar o sistema para controlar os parâmetros do motor, tais como rotações por minuto (RPM), número de rodadas para a frente, número de rodadas para trás, e estilo de viragem. NOTA: Consulte o &quot;arquivo de código Arduino&quot; complementar para detalhes. </li><li> Faça o download do software do sistema do mawebsite &#39;nufacturers. </li><li> Instalar o software e abri-lo. Escrever o código para controlar motores de passo na configuração desejada. Ligar o sistema com uma fonte para fornecer energia ao sistema electrónico de modo a que os motores movem na forma desejada, tal como definido pelo pesquisador. NOTA: Consulte o &quot;arquivo de código Arduino&quot; complementar. </li></ol></li><li> Montagem com microfluídica (solução de lágrimas artificiais) <ol><li> Tome o globo ocular sintetizados e peças pálpebra e deslizá-los em seus correspondentes clip-ons para o olho-modelo. Conecte o tubo que se une com uma seringa e posicionado na bomba microfluídico com a peça de pálpebra (ponto 1.2.5). Teste de executar a plataforma e verificar se há movimento consistente. </li><li> Primeiro o tubo e verificar se há um fluxo constante de solução de lágrima artificial (ATS). A receita para o ATS foi relatada anteriormente. 16 </li><li> mover manualmente as partes do olho-modelo em conjunto num plano horizontal, de tal modo que o globo ocular e o olhotampa estão em contato. Definir a taxa de fluxo da bomba de microfluidos para os valores desejados. Definir taxas de fluxo fisiológicos para 1-1,5 mL / min. 17 </li><li> Comece a bomba e os atuadores para começar a experiência. Para experiências de administração de medicamentos, coloque a lente de contato que contém o medicamento na peça globo ocular. </li><li> Permita que o fluido de fluxo para escorrer para uma placa de 12 poços. A intervalos de tempo definidos desejados, quantificar a concentração do analito ou de drogas usando métodos de detecção comuns, tais como espectroscopia de UV-Vis ou fluorescência. 1,4,18 </li><li> Para estudos que avaliaram a deposição de componentes de lágrima em lentes de contato, coloque a lente de contato na peça &quot;globo ocular&quot;. Recolhe-se o fluido de fluxo, a qual pode ser descartada. </li><li> Após os intervalos de tempo desejados, remova a lente de contato da peça globo ocular e preparar a lente para análise posterior, como a microscopia confocal. </li></ol></li></ol>

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

Os autores não têm nada a revelar.

Há três passos críticos no âmbito do protocolo que requerem atenção especial: concepção e produção de moldes (seção 1.1), a montagem da plataforma (seção 2.2.1-2.2.3), e acompanhamento do funcionamento experimental (seção 2.2.4-2.2.7 ). Em termos de concepção e produção de moldes (seção 1.1), a peça globo ocular deve ser projetado de acordo com as dimensões de uma córnea humana. No entanto, pode exigir vários protótipos do molde antes de uma peça do globo ocular pode ser criado que se encaixa...

Duas áreas significativas de interesse dentro da arena lente de contato (CL) incluem desconforto e o desenvolvimento de aplicações CL novos. Elucidar os mecanismos subjacentes CL desconforto é um problema que iludiu o campo durante décadas. 8 O desenvolvimento do romance, o CLS funcionais, tais como dispositivos de entrega de drogas 1,3,9 e biossensores, 10-12 é uma área de interesse crescente, com mercados potenciais substanciais. Em ambas as circunstâncias, um sofisticado modelo in vitro poderá fornecer informações relevantes para ajudar com a seleção de materiais de lentes ou características de design apropriado durante a fase de desenvolvimento. Infelizmente, atual em modelos in vitro para avaliar o CLS e outras aplicações relacionadas oculares são relativamente bruto e sem sofisticação. Tradicionalmente, os estudos in vitro que avaliam CL deposição do filme lacrimal ou entrega da droga são realizadas em frascos de volume estáticos, contendo um grande volume de fluido fixo, que excelenTLY excede valores fisiológicos. Além disso, este modelo simples falta a componente de fluxo natural das lágrimas e o reflexo de piscar, ambas as quais são factores de definir o meio ocular. O desenvolvimento de um &quot;modelo&quot; sofisticado, fisiologicamente relevante olho exigirá uma abordagem multidisciplinar e exigem substancial na validação vivo. Por estas razões, o quadro fundamental para o nosso modelo in vitro olho é altamente versátil, de modo que o modelo pode ser melhorado continuamente por meio de upgrades e modulações futuras. Até à data, o modelo é capaz de simular o volume lacrimal, do fluxo lacrimal, o desgaste mecânico e exposição ao ar. O objectivo é o de criar um modelo in vitro que irá fornecer resultados significativos, que é complementar ao preditivo e in vivo e ex vivo observações.

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

development of an in vitro ocular platform to test contact lenses

Currently, in vitro evaluations of contact lenses (CLs) for drug delivery are typically performed in large volume vials,1-6 which fail to mimic physiological tear volumes.7 The traditional model also lacks the natural tear flow component and the blinking reflex, both of which are defining factors of the ocular environment. The development of a novel model is described in this study, which consists of a unique 2-piece design, eyeball and eyelid piece, capable of mimicking physiological tear volume. The models are created from 3-D printed molds (Polytetrafluoroethylene or Teflon molds), which can be used to generate eye models from various polymers, such as polydimethylsiloxane (PDMS) and agar. Further modifications to the eye pieces, such as the integration of an explanted human or animal cornea or human corneal construct, will permit for more complex in vitro ocular studies. A commercial microfluidic syringe pump is integrated with the platform to emulate physiological tear secretion. Air exposure and mechanical wear are achieved using two mechanical actuators, of which one moves the eyelid piece laterally, and the other moves the eyeballeyepiece circularly. The model has been used to evaluate CLs for drug delivery and deposition of tear components on CLs.

Os moldes olho sintetizados obtidos a partir da loja de máquinas de impressão e 3-D são apresentados na Figura 1. Esses moldes podem ser usados ​​com uma variedade de polímeros, tais como PDMS e de agarose, para produzir oculares com as propriedades desejadas. O conjunto de gesto da plataforma de modelo de olho com uma bomba de seringa de microfluidos é mostrado na Figura 2. A plataforma simula o desgaste mecânico através da rotação da peça...

Watch this Scientific Journal Video about Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses at JoVE.com

Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

Atuais modelos in vitro para avaliação de lentes de contacto (CLS) e outras aplicações relacionadas com o olho são severamente limitados. A plataforma apresentada ocular simula o fluxo lacrimal fisiológico, o volume lacrimal, de exposição ao ar e desgaste mecânico. Este sistema é altamente versátil e pode ser aplicado a várias análises in vitro com o CLS.

Desenvolvimento de um<em&gt; In Vitro</em&gt; Ocular Platform para testar as lentes de contato

Currently, in vitro evaluations of contact lenses (CLs) for drug delivery are typically performed in large volume vials,1-6 which fail to mimic ...

development-of-an-in-vitro-ocular-platform-to-test-contact-lenses

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

10.5K visualizações.  University of Waterloo.  Atuais modelos in vitro para avaliação de lentes de contacto (CLS) e outras aplicações relacionadas com o olho são severamente limitados. A plataforma apresentada ocular simula o fluxo lacrimal fisiológico, o volume lacrimal, de exposição ao ar e desgaste mecânico. Este sistema é altamente versátil e pode ser aplicado a várias análises in vitro com o CLS. 

Vídeo: Development of an In Vitro Ocular Platform to Test Contact Lenses

Microfabricated Platforms for Mechanically Dynamic Cell Culture

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or fundamental cell biology studies is limited by current bioreactor technologies, which cannot simultaneously apply a variety of mechanical stimuli to cultured cells. In order to address this issue, we have developed a series of microfabricated platforms designed to screen for the effects of mechanical stimuli in a high-throughput format. In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and further demonstrate how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

In this protocol, we demonstrate the fabrication of a microactuator array of vertically displaced posts on which the technology is based, and how this base technology can be modified to conduct high-throughput mechanically dynamic cell culture in both two-dimensional and three-dimensional culture paradigms.

Plataformas microfabricated para cultura de células mecanicamente dinâmico

The ability to systematically probe in vitro cellular response to combinations of mechanobiological stimuli for tissue engineering, drug discovery or ...

Bioengenharia

Establishment of a Clinically Relevant Ex Vivo Mock Cataract Surgery Model for Investigating Epithelial Wound Repair in a Native Microenvironment

The major impediment to understanding how an epithelial tissue executes wound repair is the limited availability of models in which it is possible to follow and manipulate the wound response ex vivo in an environment that closely mimics that of epithelial tissue injury in vivo. This issue was addressed by creating a clinically relevant epithelial ex vivo injury-repair model based on cataract surgery. In this culture model, the response of the lens epithelium to wounding can be followed live in the cells&#8217; native microenvironment, and the molecular mediators of wound repair easily manipulated during the repair process. To prepare the cultures, lenses are removed from the eye and a small incision is made in the anterior of the lens from which the inner mass of lens fiber cells is removed. This procedure creates a circular wound on the posterior lens capsule, the thick basement membrane that surrounds the lens. This wound area where the fiber cells were attached is located just adjacent to a continuous monolayer of lens epithelial cells that remains linked to the lens capsule during the surgical procedure. The wounded epithelium, the cell type from which fiber cells are derived during development, responds to the injury of fiber cell removal by moving collectively across the wound area, led by a population of vimentin-rich repair cells whose mesenchymal progenitors are endogenous to the lens1. These properties are typical of a normal epithelial wound healing response. In this model, as in vivo, wound repair is dependent on signals supplied by the endogenous environment that is uniquely maintained in this ex vivo culture system, providing an ideal opportunity for discovery of the mechanisms that regulate repair of an epithelium following wounding.

Establishment of a Clinically Relevant Ex Vivo Mock Cataract Surgery Model for Investigating Epithelial Wound Repair in a Native Microenvironment

Described here is the establishment of a clinically relevant ex vivo mock cataract surgery model that can be used to investigate mechanisms of the injury response of epithelial tissues within their native microenvironment.

Estabelecimento de um clinicamente relevantes<em&gt; Ex Vivo</em&gt; Mock Cataract Surgery Modelo para investigar Epithelial Wound Repair em um microambiente Native

The major impediment to understanding how an epithelial tissue executes wound repair is the limited availability of models in which it is possible to ...

Biologia do Desenvolvimento

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.

Síntese de elastômeros de silicone macio-ureia para aplicação de lente intra-ocular

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

Química

Anterior Segment Organ Culture Platform for Tracking Open Globe Injuries and Therapeutic Performance

Open globe injuries have poor visual outcomes, often resulting in permanent loss of vision. This is partly due to an extended delay between injury and medical intervention in rural environments and military medicine applications where ophthalmic care is not readily available. Untreated injuries are susceptible to infection after the eye has lost its watertight seal, as well as loss of tissue viability due to intraocular hypotension. Therapeutics to temporarily seal open globe injuries, if properly developed, may be able to restore intraocular pressure and prevent infection until proper ophthalmic care is possible. To facilitate product development, detailed here is the use of an anterior segment organ culture open globe injury platform for tracking therapeutic performance for at least 72 h post-injury. Porcine anterior segment tissue can be maintained in custom-designed organ culture dishes and held at physiological intraocular pressure. Puncture injuries can be created with a pneumatic-powered system capable of generating injury sizes up to 4.5 mm in diameter, similar to military-relevant injury sizes. Loss of intraocular pressure can be observed for 72 h post-injury confirming proper injury induction and loss of the eye&#39;s watertight seal. Therapeutic performance can be tracked by application to the eye after injury induction and then tracking intraocular pressure for multiple days. Further, the anterior segment injury model is applicable to widely used methods for functionally and biologically tracking anterior segment physiology, such as assessing transparency, ocular mechanics, corneal epithelium health, and tissue viability. Overall, the method described here is a necessary next step toward developing biomaterial therapeutics for temporarily sealing open globe injuries when ophthalmic care is not readily available.

Open globe eye injuries may go untreated for multiple days in rural or military-relevant scenarios, resulting in blindness. Therapeutics are needed to minimize loss of vision. Here, we detail an organ culture open globe injury model. With this model, potential therapeutics for stabilizing these injuries can be properly evaluated.

Plataforma de Cultura de Órgãos do Segmento Anterior para Rastreamento de Lesões no Globo Aberto e Desempenho Terapêutico

Open globe injuries have poor visual outcomes, often resulting in permanent loss of vision. This is partly due to an extended delay between injury and ...

Caracterização Biomecânica de Lente Ocular Suína com Compressão Automatizada

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.

Autor em destaque: Avançando na compreensão das mudanças de rigidez da lente relacionadas à idade 

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

Teste automatizado de compressão da lente ocular

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

Development of a Noninvasive, Laser-Assisted Experimental Model of Corneal Endothelial Cell Loss

Nd:YAG lasers have been used to perform noninvasive intraocular surgery, such as capsulotomy for several decades now. The incisive effect relies on the optical breakdown at the laser focus. Acoustic shock waves and cavitation bubbles are generated, causing tissue rupture. Bubble sizes and pressure amplitudes vary with pulse energy and position of the focal point. In this study, enucleated porcine eyes were positioned in front of a commercially available Nd:YAG laser. Variable pulse energies as well as different positions of the focal spots posterior to the cornea were tested. Resulting lesions were evaluated by two-photon microscopy and histology to determine the best parameters for an exclusive detachment of corneal endothelial cells (CEC) with minimum collateral damage. The advantages of this method are the precise ablation of CEC, reduced collateral damage, and above all, the non-contact treatment.

Here, we present a protocol to detach corneal endothelial cells (CEC) from Descemet&#8217;s membrane (DM) using a neodymium:YAG (Nd:YAG) laser as an ex vivo disease model for bullous keratopathy (BK).

Desenvolvimento de um modelo experimental não invasivo, assistido a laser de perda de células endoteliais córneas

Nd:YAG lasers have been used to perform noninvasive intraocular surgery, such as capsulotomy for several decades now. The incisive effect relies on the ...

Medicina

Microfabrication of Implantable Optics Integrated in a Microstructured Imaging Window for Advanced In Vivo Imaging

In the context of biomaterials and drug testing in animal models, this study presents a streamlined protocol for fabricating a novel implantable integrated imaging window. The micro-device comprises a sophisticated system of microlenses coupled with micro-scaffolds specifically designed for in vivo quantification of the immune response using advanced non-linear excitation microscopy. The protocol is based on two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080, which enables the fabrication of micro-scaffolds and micro-lenses in a continuous sequence to enhance manufacturing efficiency and precision. To further improve speed, accuracy, and structural integrity, a hybrid optics fabrication approach was implemented, involving the 2PP of the microlens outer shell followed by UV bulk crosslinking of the inner core. This innovative technique optimizes the optical properties of the microlenses while streamlining the production process. The resulting micro-device demonstrates high reproducibility and mechanical stability, making it an effective method for prototyping microscale optical systems for a range of biomedical applications.

This protocol describes the fabrication of an implantable integrated imaging window using 3D laser printing. The window consists of a system of microlenses coupled with micro-scaffolds. The method involves two-photon polymerization (2PP) of the biocompatible photoresist SZ2080 in a continuous sequence, optimizing manufacturing efficiency and alignment between the different components.

Microfabricação de Óptica Implantável Integrada em uma Janela de Imagem Microestruturada para Imagem In Vivo Avançada

In the context of biomaterials and drug testing in animal models, this study presents a streamlined protocol for fabricating a novel implantable ...

Organ Culture System for Assessing the Toxicity of Intraocular Treatment Excipients and Pharmaceuticals

As the leading cause of blindness, cataracts are a significant burden for the tens of millions of people affected globally by this condition. Chemical exposures, among other environmental factors, are an established cause of cataracts. Ocular toxicity testing can assess whether pharmaceuticals and their components may contribute to lens damage that may lead to cataracts or aid the treatment of cataracts. 
In vitro studies and in vivo animal testing can be used for assessing the safety of chemicals prior to clinical studies. The Draize test-the current in vivo standard for ocular toxicity and irritancy testing-has been criticized for lack of sensitivity and objective measurements of determining ocular toxicity. In vitro cell-based assays are limited as cell cultures cannot appropriately model an intact functional lens. 
The method described here is a sensitive in vitro alternative to animal testing, designed to evaluate the response of the intact bovine lens to treatment at both the cellular activity level and for overall refractive performance. The non-toxic reagent resazurin is metabolized in proportion to the level of cell activity. The lens laser-scanner assay measures the ability of the lens to refract incident beams of light to a single point with minimal error, directly relevant to its natural function. The method may be used to determine both acute and delayed changes in the lens, as well as the recovery of the lens from chemical or environmental exposures.

The goal of this protocol is to evaluate changes in metabolic activity and refractive function of the lens in response to experimental treatment.

As the leading cause of blindness, cataracts are a significant burden for the tens of millions of people affected globally by this condition. Chemical ...

Desenvolvimento de um

Resumo

Explore mais vídeos

Capítulos neste vídeo

Plataformas microfabricated para cultura de células mecanicamente dinâmico

Estabelecimento de um clinicamente relevantes

Síntese de elastômeros de silicone macio-ureia para aplicação de lente intra-ocular

Plataforma de Cultura de Órgãos do Segmento Anterior para Rastreamento de Lesões no Globo Aberto e Desempenho Terapêutico

Teste automatizado de compressão da lente ocular

Teste automatizado de compressão da lente ocular

Teste automatizado de compressão da lente ocular

Desenvolvimento de um modelo experimental não invasivo, assistido a laser de perda de células endoteliais córneas

Microfabricação de Óptica Implantável Integrada em uma Janela de Imagem Microestruturada para Imagem In Vivo Avançada

Organ Culture System for Assessing the Toxicity of Intraocular Treatment Excipients and Pharmaceuticals