قياس ونمذجة مقلص التجفيف في الطبقة القرنية البشرية
Summary
توضح هذه المقالة طريقة قياس السلوك تجفيف دينامية والخواص الميكانيكية للالطبقة القرنية عن طريق قياس حل مكانيا نزوح التجفيف في الطائرة من عينات الأنسجة دائرية انضمت إلى الركيزة المطاط الصناعي. هذه التقنية يمكن استخدامها لقياس مدى العلاجات الكيميائية المختلفة تغيير التجفيف والأنسجة الخواص الميكانيكية.
Abstract
الطبقة القرنية (SC) هي طبقة الجلد الأكثر سطحية. الاتصال مع البيئة الخارجية يعني أن هذه الطبقة الأنسجة يتعرض إلى كل من وكلاء تطهير والتغيرات اليومية في الرطوبة المحيطة. وكلاهما يمكن أن يغير من محتوى الماء من الأنسجة. تخفيضات في محتوى الماء من خلل الحاجز شديد أو بيئات منخفضة الرطوبة يمكن أن يغير SC صلابة وتسبب تراكم الضغوط التجفيف. في الظروف القاسية، ويمكن لهذه العوامل يسبب تمزق الميكانيكية للأنسجة. قمنا بتأسيس طريقة الإنتاجية العالية من قياس التغيرات الديناميكية في الخواص الميكانيكية للSC على التجفيف. هذه التقنية يمكن استخدامها لقياس التغيرات في سلوك التجفيف والخواص الميكانيكية للSC مع العلاجات المطهر ومرطب التجميل. ويتحقق ذلك عن طريق قياس التغيرات الديناميكية في حل مكانيا في الطائرة نزوح تجفيف عينات الأنسجة دائرية انضمت إلى الركيزة المطاط الصناعي. في الطائرة نزوح شعاعي ACQuired أثناء التجفيف وبلغ متوسط azimuthally ومزودة الشخصي على أساس نموذج انقباض مرونة الخطي. التغيرات الدينامية في التوتر التجفيف وSC معامل مرونة ويمكن بعد ذلك المستخرج من ملامح نموذج المجهزة.
Introduction
ومعظم الطبقة الخارجية من البشرة، أو الطبقة القرنية (SC) ويتكون من خلايا الخلية القرنية متماسكة محاطة الدهون مصفوفة الغنية 1 و 2. تكوين والهيكلية سلامة SC أمر ضروري للحفاظ على صحة وظائف حاجز 3، والذي يمنع الغزو من الكائنات الحية الدقيقة ويقاوم كل من القوات الميكانيكية و 4 فقدان المياه الزائدة. قدرة منتجات العناية الشخصية للحفاظ على أو تتحلل وظيفة حاجز الجلد هي ذات أهمية كبيرة للرعاية الصحية الجلد وصناعة مستحضرات التجميل 5. ومن المعروف أن التطبيق اليومي من منتجات العناية الشخصية لتغيير الخواص الميكانيكية للSC 6، 7، 8. على سبيل المثال، يمكن السطحي الواردة في مستحضرات التجميل يسبب زيادة كبيرة في معامل المرونة وتراكمالضغوط التجفيف في SC، وزيادة الميل الأنسجة لقضاء 7 و 9. الجلسرين الواردة في المرطبات ومستحضرات التجميل كلها تقريبا يمكن أن تخفف SC ويقلل من تراكم الضغوط تجفيف 8، 10، 11، مما يقلل من احتمال تمزق الأنسجة.
الطريقة المفصلة في هذه المادة قادرة على قياس السلوك تجفيف دينامية والخواص الميكانيكية للSC التجفيف في البيئات التي تسيطر عليها 7 و 8. سابقا، وقد تجلى هذا الأسلوب لتكون قادرة على توضيح تأثير مستحضرات التجميل المختلفة على تغييرات في السلوك تجفيف دينامية والخواص الميكانيكية للأنسجة SC. ويتحقق ذلك عن طريق قياس الانكماش الناجم عن جفاف الأنسجة SC الإنسان التي انضمت إليها لركيزة المطاط الصناعي لينة، من المناسب نزوح تجفيف مع بسيطةنموذج انقباض، ومن ثم استخراج معامل المرونة وتجفيف الإجهاد من التشكيل الجانبي المجهزة. عند طلب اختبار العينات SC متعددة، وهذه الطريقة يقدم بديلا أكثر السريع لtensometry ذو محورين، تستخدم الأنسجة أقل بشكل كبير ويوفر تجفيف ذات الصلة أكثر الفسيولوجية عن طريق منع تبخر من الجانب السفلي العينة.
Protocol
Representative Results
Discussion
في هذه المقالة، نحن تصف تقنية التي يمكن استخدامها لقياس السلوك تجفيف دينامية والخواص الميكانيكية للSC البشري. وقد أظهرت دراسات سابقة أن هذه التقنية يمكن استخدامها لتحديد آثار الظروف البيئية والمنتجات الكيميائية التي يشيع استخدامها في مستحضرات التجميل ومرطبات على س…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors have no acknowledgements.
Materials
| 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 |
| 6mm 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 – 0.20mm 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 |
References
- 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).
- 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).
- Liu, X., Cleary, J., German, G. K. The global mechanical properties and multi-scale failure mechanics of heterogeneous human stratum corneum. Acta Biomater. , (2016).
- Geerligs, M. . Skin layer mechanics. , (2010).
- Farage, M. S., Miller, K. W., Maibach, H. I. . Textbook of Aging Skin. , (2010).
- 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).
- German, G. K., Pashkovski, E., Dufresne, E. R. Surfactant treatments influence drying mechanics in human stratum corneum. J. Biomech. 46 (13), 2145-2151 (2013).
- 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).
- 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).
- Levi, K., et al. Effect of glycerin on drying stresses in human stratum corneum. J. Dermatol. Sci. 61, 129-131 (2011).
- 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).
- German, G. K., et al. Heterogeneous drying stresses in stratum corneum. Biophys. J. 102 (11), 2424-2432 (2012).
- Willert, C. E., Gharib, M. Digital particle image velocimetry. Exp. Fluids. 10 (4), 181-193 (1991).
- Mertz, A. F., et al. Scaling of traction forces with the size of cohesive cell colonies. Phys. Rev. Lett. 108 (19), 1-5 (2012).
- Banerjee, S., Marchetti, M. C. Substrate rigidity deforms and polarizes active gels. Euro Phys. Lett. 96 (2), 28003 (2011).
- Edwards, C. M., Schwarz, U. S. Force localization in contracting cell layers. Phys. Rev. Lett. 107 (12), 128101 (2011).
- Cesa, C., et al. Micropatterned silicone elastomer substrates for high resolution analysis of cellular force patterns. Rev. Sci. Instrum. 78 (3), 34301 (2007).
- Wu, K. S., Van Osdol, W. W., Dauskardt, R. H. Mechanical And Microstructural Properties Of Stratum Corneum. Mater. Res. Soc. 724, 27-33 (2002).
- Yuan, Y., Verma, R. Measuring microelastic properties of stratum corneum. Colloids Surf. B. 48 (1), 6-12 (2006).
- 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).
- 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).
