מדידת דוגמנות התכווצות ייבוש אנושי שכבה קרנית
Summary
מאמר זה מתאר שיטה לכימות התנהגות הייבוש הדינמית תכונות מכאניות של שכבה קרנית על ידי מדידה נפתרה מרחבית ב-מטוס התקות ייבוש של דגימות רקמה עגולות דבקות מצע אלסטומר. טכניקה זו יכולה לשמש כדי למדוד עד כמה שונה טיפולים כימיים לשנות תכונות מכאניות ייבוש ורקמות.
Abstract
השכבה הקרנית (SC) היא שכבת העור השטחית ביותר. הקשר שלה עם הסביבה החיצונית כלומר שכבת רקמה זו נתונה הוא סוכני טיהור וריאציות יומיות ב לחות סביבה; שניהם יכולים לשנות את תכולת המים של הרקמה. צמצום ההוצאה לנפש תכולת המים מליקוי בתפקוד מחסום חמור או בסביבות לחות נמוכה יכול לשנות נוקשות SC ולגרום הצטברות של לחצים ייבוש. בתנאים קיצוניים, הגורמים הללו עלולים לגרום לקרע מכאני של הרקמה. הקמנו שיטת תפוקה גבוהה של לכימותי שינויים דינמיים התכונות המכאניות של SC על ייבוש. טכניקה זו יכולה להיות מועסקת על מנת לכמת שינויים בהתנהגות ייבוש תכונות מכאניות של SC עם טיפולי פנים וקרם לחות קוסמטיים. זו מושגת על ידי מדידת וריאציות דינמיות התקות ייבוש ב-מטוס נפתרו מרחבית של דגימות רקמה עגולות דבקות מצע אלסטומר. ב-מטוס ACQ התקות רדיאליuired במהלך הייבוש הם ממוצעים azimuthally ומצוידים פרופיל המבוסס על מודל contractility ליניארי אלסטי. שינויים דינמיים מתח ייבוש SC מודולוס אלסטיות אז יכולים להיות מופקים פרופילי המודל המצוידים.
Introduction
השכבה החיצונית ביותר של האפידרמיס, או השכבה הקרנית (SC) מכילה תאי corneocyte מלוכדים מוקף מטריצת שומנים עשירה 1, 2. שלמות הרכב והמבני של SC חיונית לשמירה פונקציונלית מחסום נכון 3, המונע פלישה מפני מיקרואורגניזמים מתנגד הוא כוחות מכאניים ואובדן מים מופרז 4. הקיבולת של מוצרי טיפוח אישיים לשמור או לבזות פונקצית עור מכשול עניין רב בריאות עור בתעשיית הקוסמטיקה 5. היישום היומי של מוצרי טיפוח אישיים ידוע לשנות את התכונות המכאניות של SC 6, 7, 8. לדוגמא, פעילים שטח כלול ניקוי קוסמטי יכול לגרום עליות משמעותיות מודולוס האלסטיות וכן הצטברות שלמדגיש ייבוש ב SC, הגדלת הנטייה של הרקמות לפצח 7, 9. גליצרול הכלול כמעט כל לחות קוסמטית יכול לרכך SC ולהפחית את ההצטברות של לחצי ייבוש 8, 10, 11, הקטנת הסיכוי לקרע ברקמות.
השיטה המפורטת במאמר זה הוא מסוגל לכימות התנהגות ייבוש דינמי תכונות מכניות של ייבוש SC בסביבה מבוקרת 7, 8. בעבר, בטכניקה זו הודגמה להיות מסוגל להבהיר את ההשפעה של מוצרי קוסמטיקה שונים על שינויים בהתנהגות ייבוש דינמי תכונות מכניות של רקמות SC. זו מושגת על ידי לכימותי הצטמקות נגרם ייבוש של רקמות SC אדם דבקות מצע אלסטומר רך, מתאימות התקות ייבוש עם פשוטמודל התכווצות, ולאחר מכן חילוץ מודולוס האלסטיות וייבוש מתח מהפרופיל המצויד. כאשר בדיקות של דגימות SC מרובות נדרשו, שיטה זו מציעה אלטרנטיבה מהירה יותר tensometry uniaxial, מנצלת רקמות פחות משמעותי ומספקת יותר פיסיולוגי ייבוש רלוונטי ידי מניעת אידוי מן החלק התחתון המדגם.
Protocol
Representative Results
Discussion
במאמר זה, אנו מתארים טכניקה שיכולה לשמש כדי למדוד את התנהגות ייבוש דינמי תכונות מכניות של SC האדם. מחקרים קודמים הראו כי טכניקה זו יכולה לשמש כדי לכמת את ההשפעות של תנאי סביבה ומוצרים כימיים נפוצים ניקוי קוסמטי לחות על התנהגות הייבוש הדינמית של SC 7, <s…
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).
