Summary

मापने और मानव परत corneum में मॉडलिंग सिकुड़ा सुखाने

Published: March 01, 2017
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Summary

यह लेख गतिशील सुखाने व्यवहार और स्थानिक द्वारा एक elastomer सब्सट्रेट का पालन परिपत्र ऊतकों के नमूनों की में विमान सुखाने विस्थापन का समाधान मापने परत corneum के यांत्रिक गुणों बढ़ाता की एक विधि का वर्णन है। इस तकनीक को मापने के लिए कैसे अलग रासायनिक उपचार बदल सुखाने और ऊतक यांत्रिक गुणों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

Abstract

परत corneum (एससी) सबसे सतही त्वचा की परत है। बाहरी वातावरण के साथ अपने संपर्क का मतलब है कि इस ऊतक की परत दोनों एजेंटों और परिवेश नमी में दैनिक रूपों की सफाई के अधीन है; जो दोनों के ऊतक के पानी की सामग्री को बदल सकते हैं। गंभीर बाधा रोग या कम नमी के वातावरण से पानी की मात्रा में कटौती अनुसूचित जाति की जकड़न को बदलने और सुखाने के तनावों से एक का निर्माण हुआ हो सकता है। चरम स्थितियों में, इन कारकों के ऊतकों के यांत्रिक टूटना पैदा कर सकता है। हम अनुसूचित जाति के यांत्रिक गुणों सूखने पर में गतिशील परिवर्तन बढ़ाता का एक उच्च throughput विधि की स्थापना की है। इस तकनीक को सुखाने के व्यवहार में परिवर्तन और अनुसूचित जाति के यांत्रिक गुणों कॉस्मेटिक cleanser और moisturizer उपचार के साथ यों को नियोजित किया जा सकता है। यह एक elastomer सब्सट्रेट का पालन परिपत्र ऊतकों के नमूनों की spatially हल में विमान सुखाने विस्थापन में गतिशील रूपों को मापने के द्वारा हासिल की है। में विमान रेडियल विस्थापन ACQसुखाने के दौरान uired azimuthally औसत और एक रेखीय लोचदार सिकुड़ना मॉडल पर आधारित एक प्रोफ़ाइल के साथ लगे हैं। सूखने के तनाव और अनुसूचित जाति लोचदार मापांक में गतिशील परिवर्तन तो फिट मॉडल प्रोफाइल से निकाला जा सकता है।

Introduction

एपिडर्मिस की सबसे बाहरी परत, या परत corneum (अनुसूचित जाति) एक लिपिड अमीर मैट्रिक्स 1, 2 से घिरा हुआ एकजुट corneocyte कोशिकाओं के होते हैं। अनुसूचित जाति की संरचना और संरचनात्मक अखंडता सही बाधा कार्यक्षमता 3, जो सूक्ष्मजीवों से आक्रमण को रोकता है और दोनों यांत्रिक बलों और अत्यधिक पानी 4 हानि को तैयार नहीं बनाए रखने के लिए आवश्यक है। पर्सनल केयर उत्पादों की क्षमता को बनाए रखने या त्वचा बाधा समारोह नीचा करने के लिए त्वचा स्वास्थ्य और सौंदर्य प्रसाधन उद्योग से 5 महान ब्याज की है। पर्सनल केयर उत्पादों की दैनिक आवेदन अनुसूचित जाति 6, 7, 8 के यांत्रिक गुणों को बदलने के लिए जाना जाता है। उदाहरण के लिए, कॉस्मेटिक cleansers में निहित surfactants लोचदार मापांक में काफी बढ़ जाती है और एक का निर्माण हुआ पैदा कर सकता हैअनुसूचित जाति में सुखाने के तनावों, ऊतक की प्रवृत्ति बढ़ती जा रही 7 दरार करने के लिए, 9। लगभग सभी कॉस्मेटिक moisturizers में निहित ग्लिसरॉल अनुसूचित जाति नरम और सुखाने के तनावों 8, 10, 11, ऊतक संबंध विच्छेद की संभावना को कम करने के बिल्ड-अप घटा सकते हैं।

विधि इस लेख में विस्तृत गतिशील सुखाने व्यवहार और नियंत्रित वातावरण 7 में अनुसूचित जाति सुखाने के यांत्रिक गुणों, 8 बढ़ाता करने में सक्षम है। इससे पहले, इस तकनीक गतिशील सुखाने व्यवहार में परिवर्तन और अनुसूचित जाति के ऊतकों के यांत्रिक गुणों पर विभिन्न कॉस्मेटिक उत्पादों के प्रभाव elucidating में सक्षम होना करने के लिए प्रदर्शन किया गया है। यह मानव अनुसूचित जाति ऊतक एक नरम elastomer सब्सट्रेट करने के लिए पालन के सूखने प्रेरित संकोचन बढ़ाता द्वारा हासिल की है, एक साधारण के साथ फिटिंग सुखाने विस्थापनसिकुड़ना मॉडल, और फिर लोचदार मापांक निकालने और फिट प्रोफ़ाइल से तनाव सुखाने। जब एकाधिक अनुसूचित जाति नमूनों की जांच की आवश्यकता है, इस विधि अक्षीय tensometry करने के लिए एक और अधिक तेजी विकल्प, काफी कम ऊतक इस्तेमाल करता है और नमूना नीचे से वाष्पीकरण को रोकने के द्वारा और अधिक physiologically प्रासंगिक सुखाने प्रदान करता है प्रदान करता है।

Protocol

एक छूट दी गई मंजूरी (3002-13) स्वास्थ्य विभाग के अनुसार de-पहचान ऊतकों के नमूनों और मानव सेवा नियमों का उपयोग कर अनुसंधान बाहर ले जाने के लिए, 45 सीएफआर 46.101 (ख) (4) प्रदान की गई थी। पूर्ण मोटाई त्वचा वैकल्पिक सर्जरी ?…

Representative Results

चित्रा 1 (क) फ्लोरोसेंट मोती (धारा 3) के साथ लेपित एक अनुसूचित जाति के नमूने के एक प्रतिनिधि फ्लोरोसेंट छवि को दर्शाता है। नमूने के लिए इसी प्रेषित प्रकाश छवि चित्रा 1 (ख) के नमूनों …

Discussion

इस अनुच्छेद में, हम एक तकनीक है कि गतिशील सुखाने व्यवहार और मानव अनुसूचित जाति के यांत्रिक गुणों को मापने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता का वर्णन है। पिछले अध्ययनों से दिखा दिया है कि इस तकनीक को पर्यावर?…

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. Liu, X., Cleary, J., German, G. K. The global mechanical properties and multi-scale failure mechanics of heterogeneous human stratum corneum. Acta Biomater. , (2016).
  4. Geerligs, M. . Skin layer mechanics. , (2010).
  5. Farage, M. S., Miller, K. W., Maibach, H. I. . Textbook of Aging Skin. , (2010).
  6. 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).
  7. German, G. K., Pashkovski, E., Dufresne, E. R. Surfactant treatments influence drying mechanics in human stratum corneum. J. Biomech. 46 (13), 2145-2151 (2013).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Levi, K., et al. Effect of glycerin on drying stresses in human stratum corneum. J. Dermatol. Sci. 61, 129-131 (2011).
  11. 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).
  12. German, G. K., et al. Heterogeneous drying stresses in stratum corneum. Biophys. J. 102 (11), 2424-2432 (2012).
  13. Willert, C. E., Gharib, M. Digital particle image velocimetry. Exp. Fluids. 10 (4), 181-193 (1991).
  14. Mertz, A. F., et al. Scaling of traction forces with the size of cohesive cell colonies. Phys. Rev. Lett. 108 (19), 1-5 (2012).
  15. Banerjee, S., Marchetti, M. C. Substrate rigidity deforms and polarizes active gels. Euro Phys. Lett. 96 (2), 28003 (2011).
  16. Edwards, C. M., Schwarz, U. S. Force localization in contracting cell layers. Phys. Rev. Lett. 107 (12), 128101 (2011).
  17. Cesa, C., et al. Micropatterned silicone elastomer substrates for high resolution analysis of cellular force patterns. Rev. Sci. Instrum. 78 (3), 34301 (2007).
  18. Wu, K. S., Van Osdol, W. W., Dauskardt, R. H. Mechanical And Microstructural Properties Of Stratum Corneum. Mater. Res. Soc. 724, 27-33 (2002).
  19. Yuan, Y., Verma, R. Measuring microelastic properties of stratum corneum. Colloids Surf. B. 48 (1), 6-12 (2006).
  20. 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).
  21. 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).
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Cite This Article
Liu, X., German, G. K. Measuring and Modeling Contractile Drying in Human Stratum Corneum. J. Vis. Exp. (121), e55336, doi:10.3791/55336 (2017).

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