Développement d'un<em> In vitro</em> Plateforme Ocular pour tester Lentilles de contact

Summary

Les modèles actuels in vitro pour l' évaluation des lentilles de contact (Cls) et d' autres applications liés aux yeux sont très limitées. La plate-forme oculaire présenté simule l'écoulement physiologique de la déchirure, le volume larme, exposition à l'air et à l'usure mécanique. Ce système est très polyvalent et peut être appliquée à diverses analyses in vitro avec NFT.

Abstract

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.

Introduction

Deux domaines importants d'intérêt dans le domaine des lentilles de contact (CL) comprennent l'inconfort et le développement de nouvelles applications de CL. Élucider les mécanismes sous – jacents CL inconfort est une question qui a échappé le domaine depuis des décennies. ⁸ Le développement de nouveaux CLs fonctionnels, tels que les dispositifs d' administration de médicaments ^1,3,9 et biocapteurs, ^10-12 est un domaine d'intérêt croissant, avec des marchés potentiels importants. Dans les deux cas, un système sophistiqué dans le modèle in vitro pourrait fournir des informations pertinentes pour aider à la sélection appropriée des matériaux de lentilles ou des caractéristiques de conception lors de la phase de développement. Malheureusement, le courant des modèles in vitro pour évaluer CLs et d' autres applications oculaires liées sont relativement brut et sophistiqué. Traditionnellement, les études in vitro CL évaluant le dépôt du film lacrymal ou la délivrance de médicaments sont effectuées dans des flacons statiques, les grands volumes de fluide contenant un volume fixe, qui greadépasse tly quantités physiologiques. En outre, ce modèle simple n'a pas la composante de flux lacrymal naturel et le réflexe de clignement, qui sont tous deux des facteurs de l'environnement oculaire déterminant.

Le développement d'un «modèle» sophistiqué, physiologiquement pertinente de l' œil , il faudra une approche multidisciplinaire et exigent substantielle validation in vivo. Pour ces raisons, le cadre fondamental pour notre modèle in vitro de l' œil est très polyvalent, de sorte que le modèle peut être continuellement amélioré grâce à des améliorations et des modulations futures. À ce jour, le modèle est capable de simuler le volume larme, flux lacrymal, l'usure mécanique et exposition à l'air. L'objectif est de créer un modèle in vitro qui fournira des résultats significatifs, qui est prédictive et complémentaire à in vivo et ex vivo observations.

Protocol

Toutes les expériences ont été réalisées en conformité et le respect de toutes les directives pertinentes énoncées par l'Université de Waterloo le comité d'éthique de la recherche animale. Les yeux de l'espèce bovine sont généreusement offerts à partir d'un abattoir local. 1. Eye Model Conception et production de moules 13 Concevoir les modèles de l' oeil en fonction des dimensions physiologiques moyennes des yeux humains adultes. 13 <…

Representative Results

Les moules oculaires synthétisés obtenus à partir du magasin de machine et de l' impression 3D sont représentés sur la figure 1. Ces moules peuvent être utilisés avec une variété de polymères tels que le PDMS et d' agarose, pour produire des oculaires avec les propriétés souhaitées. L'assemblage fit signe de la plate – forme du modèle d'oeil avec une pompe à seringue microfluidique est représentée sur la figure 2. La plat…

Discussion

Il y a trois étapes critiques dans le protocole qui nécessitent une attention particulière: la conception et la production de moules (section 1.1), l'ensemble de la plate-forme (section 2.2.1-2.2.3), et le suivi de l'essai expérimental (section 2.2.4-2.2.7 ). En termes de conception et de production de moules (section 1.1), la pièce de globe oculaire doit être conçu selon les dimensions d'une cornée humaine. Cependant, il peut nécessiter plusieurs prototypes du moule avant une pièce de globe oculai…

Materials

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