تطوير جهاز إضاءة مبتكر قائم على LED للتطبيق في المختبر للعلاج الضوئي الديناميكي مع Rose Bengal

Clément Bouchez; Pascal Deleporte; Grégory Baert; Anthony Lefebvre; Olivier Moralès; Nadira Delhem; Guillaume Paul Grolez; Anne-Sophie Dewalle

doi:10.3791/68462

مقالة منهجية

تطوير جهاز إضاءة مبتكر قائم على LED للتطبيق في المختبر للعلاج الضوئي الديناميكي مع Rose Bengal

DOI:

10.3791/68462

⸱

سبتمبر 12, 2025

Clément Bouchez^*¹ , Pascal Deleporte^*¹ , Grégory Baert¹ , Anthony Lefebvre¹ , Olivier Moralès¹^,² , Nadira Delhem¹ , Guillaume Paul Grolez^*¹ , Anne-Sophie Dewalle^*¹

¹Inserm, CHU Lille, U1189-ONCO-THAI-Assisted Laser Therapy and Immunotherapy for Oncology, University of Lille, ²CNRS, Inserm, CHU Lille, UMR9020-U1277-CANTHER-Cancer Heterogeneity Plasticity and Resistance to Therapies, University of Lille

^* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تقدم هذه المخطوطة جهازا جديدا ومبتكرا للإضاءة مطبوعا ثلاثي الأبعاد لدراسة العلاج الضوئي الديناميكي بوساطة روز بنغال في المختبر.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصف هذه المقالة جهازا جديدا للعلاج الضوئي الديناميكي (PDT) لتقييم فعالية PDT بوساطة Rose Bengal (RB) في المختبر. يتكون الجهاز ، المسمى CELL-LED-550/3 ، من جزأين مطبوعين ثلاثي الأبعاد ، أحدهما يولد ضوءا أخضر 550 نانومتر من مصباح LED واحد (جزء مصدر الضوء) والآخر يوزع هذا الضوء على لوحة زراعة خلوية ذات 96 بئرا (جزء موزع الضوء). يتم التحكم في جزء مصدر الضوء بواسطة سائق بثلاثة أوضاع مختلفة ، مما يمكن جزء موزع الضوء من توصيل ثلاثة مستويات إشعاع مختلفة إلى السطح الخارجي السفلي للآبار: 0.02 ميجاوات / سم² ، 0.23 ميجاوات / سم² ، أو 0.62 ميجاوات / سم². تم تصميم جزء موزع الضوء لإضاءة الآبار بشكل فردي وفي وقت واحد. لإثبات أهمية جهاز CELL-LED-550/3 ، تم تقييم قدرته على إحداث موت الخلايا عن طريق PDT بوساطة RB على خلايا سرطان الخلايا الكبدية HepG2. أولا ، تمت معالجة خلايا HepG2 لمدة ساعتين مع زيادة تركيزات Rose Bengal ، وهو محسس ضوئي مع ذروة امتصاص (الأعلى) عند حوالي 550 نانومتر. ثم تم إضاءة الخلايا المعالجة باستخدام جهاز CELL-LED-550/3 الذي تم ضبطه على أقصى مستوى إشعاع عند جرعات ضوئية تبلغ 0.3 جول / سم² و 0.6 جول / سم² و 1.2 جول / سم² (على التوالي ، مع أوقات إضاءة 8 دقائق و 4 ثوان و 16 دقيقة و 8 ثوان و 32 دقيقة و 16 ثانية). أخيرا ، تم قياس الجدوى باستخدام Cell-Titer Glo بعد 24 ساعة من PDT. تظهر النتائج التجريبية أن PDT بوساطة RB باستخدام جهاز CELL-LED-550/3 قادر على إحداث انخفاض في قابلية خلايا HepG2 للبقاء ، بطريقة تعتمد على تركيز Rose Bengal وعلى جرعة الضوء المعطاة. بناء على إثبات المفهوم المقدم في هذه المقالة ، يضيف جهاز CELL-LED-550/3 أداة أخرى لدراسة PDT بوساطة RB.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

مع أكثر من 905,000 حالة جديدة و 830,000 حالة وفاة في عام 2020 ، يعد سرطان الكبد الأولي سابع أكثر أنواع السرطان شيوعا والسبب الرئيسي الثاني للوفيات^{المرتبطة بالسرطان} في جميع أنحاء العالم. من بين سرطانات الكبد الأولية ، يعد سرطان الخلايا الكبدية (HCC) هو الشكل الأكثر شيوعا ، حيث يمثل ما يقرب من 90٪ من الحالات². بسبب أمراض الكبد المزمنة غير المكتشفة وضعف الامتثال للمراقبة ، يتم تشخيص 25٪ فقط من المرضى الذين يعانون من سرطان الكبد في المرحلة المبكرة من المرض³. عادة ما يتم علاج هؤلاء المرضى الذين تم تشخيصهم مبكرا عن طريق استئصال الكبد أو زرع الكبد أو العلاجات الاستئصالية الموضعية بقصد علاجي ويظهرون تشخيصا جيدا بمعدل بقاء لمدة خمس سنوات يزيد عن 70٪ ⁴^،⁵. بالنسبة ل 75٪ من المرضى الآخرين (أولئك الذين يعانون من تشخيص سرطان الكبد المتوسط أو المتأخر) ، على الرغم من أن طرق العلاج المبتكرة بما في ذلك العلاجات المستهدفة والعلاجات المناعية والأنظمة المركبة تجلب فائدة البقاء على قيد الحياة⁶ ، فإن التشخيص لا يزال ضعيفا للغاية: معدل البقاء على قيد الحياة لمدة خمس سنوات في الواقع لا يتجاوز 30٪ لهذه المجموعة من المرضى وينخفض إلى 2٪ للمجموعة الفرعية من المرضى النقيليين⁶. لذلك ، يعد استكشاف خيارات العلاج البديلة أمرا بالغ الأهمية لتحسين نتائج العلاج وإطالة البقاء على قيد الحياة لدى المرضى الذين يعانون من سرطان الكبد في المرحلة المتوسطة أو المتقدمة. يمكن أن يكون العلاج الضوئي الديناميكي (PDT) ، وهو علاج مضاد للسرطان يمارس على نطاق واسع في الأمراض الجلدية⁷ ، مرشحا بديلا مناسبا.

PDT هو علاج كيميائي ضوئي يجمع بين استخدام عامل تحسس للضوء (PS) ، وطول موجي مناسب للضوء المرئي ، والأكسجين الجزيئي لتوليد أنواع الأكسجين التفاعلية السامة للخلايا (ROS) ⁸. التأثيرات المضادة للسرطان ل PDT مشتقة من ثلاث آليات ناتجة عن ROS⁹: أولا ، التأثيرات السامة للخلايا المباشرة على الخلايا الخبيثة¹⁰ ، ثم تلف الأوعية الدموية للورم الذي يؤدي إلى نقص الأكسجة في أنسجة الورم ، والحرمان من المغذيات والانحدار¹¹ ، وأخيرا تحريض التفاعل الالتهابي من خلال إطلاق إشارات الخطر ومستضدات الورم من الخلايا السرطانية التالفة أو المحتضرة¹². لأكثر من ثلاثة عقود ، كان PDT موضوع تحقيق مكثف يهدف إلى تقييم قدرته على علاج أنواع وأشكال مختلفة من السرطان¹³^،¹⁴^،¹⁵^،¹⁶^،¹⁷^،¹⁸. بناء على فعاليته التي أثبتت من هذه التحقيقات¹⁹^،²⁰^،²¹ ، يستخدم PDT حاليا في الأمراض الجلدية لعلاج سرطانات الجلد غير الميلانينية⁷. بالنسبة للمؤشرات الأخرى ، زاد عدد الدراسات السريرية في السنوات الأخيرة ، مما يدل على الجهود الكبيرة لإدخال PDT ، المستخدم بمفرده أو بالاشتراك مع العلاجات القياسية ، في الممارسة السريرية²²^،²³^،²⁴.

توجد مجموعة متنوعة من عوامل التحسس الضوئي المستخدمة في PDT²⁵. من بينها ، ثبت أن Rose Bengal (RB) يعمل كعامل ديناميكي ضوئي فعال ضد خلايا ورم الحنجرة²⁶ ، وخلايا الورم الميلانيني²⁷ ، وخلايا سرطان الثدي²⁸ ، وأنسجة سرطان البروستاتا²⁹. يعتمد العمل المقدم في هذه المقالة على الحاجة إلى تقييم ما إذا كان PDT بوساطة RB فعالا أيضا لخلايا سرطان الكبد (HCC).

تطلب مثل هذا التقييم بالفعل تطويرا مسبقا لجهاز أخضر قائم على LED مخصص لإضاءة 550 نانومتر لألواح زراعة الخلايا ذات 96 بئرا. تم تنفيذ تصميم في جزأين لهذا الجهاز³⁰: يولد جزء مصدر الضوء ضوءا أخضر 550 نانومتر من مصباح LED واحد ، بينما يوزع جزء موزع الضوء هذا الضوء ، من خلال استخدام حزمة ألياف ضوئية ، إلى 96 بئرا بشكل فردي وبعيدا عن LED. يمنع هذا التصميم المكون من جزأين الخلايا أولا من التأثيرات الحرارية الضارة التي قد تنشأ بسبب الحرارة غير المنضبطة المتولدة داخل LED ، وثانيا ، يتيح إضاءة الخلايا داخل حاضنة زراعة الخلايا مع الحفاظ على جزء مصدر الضوء مع مكوناته الإلكترونية (بما في ذلك LED) بالخارج. تمنح هذه الميزات المبتكرة ما يسمى بجهاز CELL-LED-550/3 مزايا رئيسية مقارنة بالأنظمة القائمة على LED المنشورة بالفعل والتي تم تصميمها خصيصا لإضاءة الألواح متعددة الآبار³¹^،³²^،³³^،³⁴^،³⁵.

في هذه المقالة ، تم وصف جهاز CELL-LED-550/3 لأول مرة بالتفصيل. بعد ذلك ، كدليل على المفهوم ، توضح دراسة قابلية الخلية للبقاء فعالية PDT بوساطة RB باستخدام CELL-LED-550/3 في نموذج زراعة خلايا HCC ثنائي الأبعاد (HepG2) ³⁰. بالإضافة إلى كونه غير مكلف ومحمول ، فإن جهاز CELL-LED-550/3 هو أيضا أداة ذات صلة بشكل خاص بتجارب PDT بوساطة RB.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يتم سرد تفاصيل الكواشف والمعدات المستخدمة في هذه الدراسة في جدول المواد.

1. بناء الجهاز

ملاحظة: يتم تصنيع جزأين من جهاز CELL-LED-550/3 بشكل منفصل ، وكخطوة أخيرة فقط ، يتم توصيلهما معا.

بناء جزء مصدر الضوء
1. قم بتوصيل مجموعة المشتت الحراري للمروحة بحجم مناسب بالجانب الخلفي للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) التي تم تركيب مؤشر LED 550 نانومتر 3 واط عليها.
2. قم بتغطية مؤشر LED بعدسة موازاة PMMA (بولي ميثيل ميثاكريلات) واضحة من أجل تجانس شعاع الضوء أولا وثانيا لتقليل زاوية الشعاع من 120 درجة إلى 10 درجات. يسمح هذا التخفيض بزيادة كمية الضوء التي يتم توصيلها إلى جزء موزع الضوء.
3. قم بتوصيل مؤشر LED بالمشغل الحالي باستخدام التعتيم ثلاثي الأوضاع ، مما يتيح توصيل مستويات إشعاع مختلفة.
4. قم ببناء السكن بشكل منفصل وواجهة السكن وإغلاق السكن في الطباعة ثلاثية الأبعاد (الصناديق الحمراء في الشكل 1).
5. قم بتثبيت برنامج التشغيل ومؤشر LED المزود بكل من العدسة ومجموعة المشتت الحراري للمروحة في أماكنهما المخصصة في السكن (المربعات الزرقاء في الشكل 1).
6. قم بتثبيت مقبس الطاقة ومفتاح الروك في أماكنهما المخصصة في إغلاق السكن (المربعات الزرقاء في الشكل 1).
7. قم بتوصيل السائق ومجموعة المشتت الحراري للمروحة بمقبس الطاقة من خلال مفتاح الهزاز.
8. قم بتجميع السكن وإغلاق السكن وواجهة السكن.
9. تأكد من محاذاة مؤشر LED مع محور الفتحة الأسطوانية لمقدمة السكن.
  ملاحظة: الفتحة الأسطوانية لمقدمة السكن مخصصة للتوصيل البصري لجزء مصدر الضوء (موصل أنثى) بجزء موزع الضوء (موصل ذكر).

figure-protocol-1
الشكل 1: مناظر أمامية ثلاثية الأبعاد (A) وخلفية (B) ومنفجرة (C) لجزء مصدر الضوء. مقتبس من Lefebvre ، A. et ^al.30. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

بناء جزء الموزع الخفيف
1. قم ببناء الإغلاق السفلي للإسكان بشكل منفصل ، والإسكان ، والإغلاق العلوي في الطباعة ثلاثية الأبعاد (يشكلان معا صندوقا مجوفا) (الصناديق الحمراء في الشكل 2).
2. قم ببناء فاصل 96 بئرا بطباعة ثلاثية الأبعاد بيضاء (صندوق أحمر في الشكل 2) بحيث يتناسب تماما مع الصندوق المجوف المذكور في 1.2.1. يهدف اللون الأبيض إلى زيادة انعكاس الضوء إلى أقصى حد وبالتالي تحسين توزيع الضوء.
  ملاحظة: يجب أن يكون القطر والتباعد المركزي للفتحات الدائرية الموجودة في فاصل 96 بئرا مساويا للقطر والتباعد المركزي لآبار اللوحة المكونة من 96 بئرا المستخدمة في المقايسات البيولوجية.
3. قم بحفر 96 ثقبا صغيرا في الإغلاق العلوي للصندوق المجوف بحيث يتم محاذاتها مع مركز الفتحات الدائرية البالغ عددها 96 فتحة في فاصل 96 بئرا ، عندما يتم وضع الأخير على الإغلاق العلوي.
4. أدخل ألياف ضوئية بلاستيكية قطرها 0.5 مم ، من الأسفل إلى الأعلى ، في كل ثقب من الفتحات الصغيرة البالغ عددها 96 في الإغلاق العلوي.
5. ضع راتنج البوليستر على الجزء السفلي من الإغلاق العلوي لربط 96 ألياف ضوئية بالإغلاق العلوي.
6. بعد أن يجف الراتنج ، قم بتلميع الأطراف البعيدة للألياف الضوئية حتى تتكيف مع الجزء العلوي من الإغلاق العلوي.
7. اجمع الألياف الضوئية داخل الصندوق المجوف المذكور في الخطوة 1.2.1 في حزمة واحدة محمية بغمد يمتد لحوالي مترين خارج الصندوق.
  ملاحظة: يجب أن يكون ارتفاع الصندوق كافيا لمنع ثني الألياف الضوئية والتوهين البصري الذي قد يسبب.
8. قم بتجميع الصندوق المجوف بحيث تمر حزمة الألياف عبر الفتحة المخصصة للمبيت.
9. اضبط الأطراف القريبة من الألياف الضوئية معا في موصل ذكر مطبوع ثلاثي الأبعاد ، مما يسمح بالاتصال بجزء مصدر الضوء (موصل أنثى).
  ملاحظة: يجب ألا يتطلب هذا الموصل الحاجة إلى الغراء لمنع التوهين الضوئي الذي قد يسببه هذا الغراء.
10. ضع الفاصل المكون من 96 بئرا على الصندوق المجوف.
11. قم بإنشاء شاشة عن طريق إدخال ورقة تتبع بين لوحة PMMA شفافة (الوجه السفلي) وورقة مايلر مقاومة للخدش (الوجه العلوي) من أجل نشر الشعاع الضيق الذي يتم تسليمه في كل طرف بعيد من الألياف الضوئية في شعاع كبير مثل قطر البئر للوحة المكونة من 96 بئرا المستخدمة في المقايسات البيولوجية.
12. قم ببناء إطار الشاشة في الطباعة ثلاثية الأبعاد (المربع الأحمر في الشكل 2) بحيث تتناسب فتحته المركزية تماما مع حجم اللوحة المكونة من 96 بئرا المستخدمة في المقايسات البيولوجية ، وبالتالي ، تتماشى الآبار تماما مع الفتحات الدائرية للمباعد المكون من 96 بئرا.
13. قم بتثبيت الشاشة في الجزء العلوي من فاصل 96 بئرا باستخدام إطار الشاشة.

figure-protocol-2
الشكل 2: مناظر ثلاثية الأبعاد لجزء موزع الضوء. مقتبس من Lefebvre ، A. et ^al.30. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

تجميع جزء مصدر الضوء مع جزء موزع الضوء
1. قم بتوصيل الموصل الذكر لجزء موزع الضوء بالموصل الأنثوي لجزء مصدر الضوء.
  ملاحظة: بمجرد توصيل الموصل الذكر بالموصل الأنثوي ، يجب أن يغطي شعاع الضوء الذي يتم توصيله بواسطة جزء مصدر الضوء أكثر بقليل من مساحة سطح عنصر استقبال الضوء لجزء موزع الضوء ، وبالتالي ضمان إمداد الضوء ب 96 ألياف ضوئية.

2. المقايسات البيولوجية

عملية زراعة الخلايا
1. زراعة خط خلايا ورم الكبد HepG2 في وسط RPMI 1640 مكمل بنسبة 10٪ مصل بقري معطل حراريا و 1٪ ستربتومايسين وبنسلين.
2. حافظ على قوارير الاستزراع التي تحتوي على خلايا HepG2 في حاضنة_مزرعة خلايا ثاني أكسيد الكربون بنسبة 5٪ عند 37 درجة مئوية.
3. قم بتغيير وسط الاستزراع كل 3 أيام عن طريق شفط وسط الاستزراع من القوارير واستبداله بوسط ثقافة RPMI 1640 تم تسخينه مسبقا إلى 37 درجة مئوية.
4. استخدم المجهر للتحقق من التقاء الخلايا في قوارير المزرعة حتى تصل إلى 80٪ -90٪ التقائ.
عملية البذر
1. قم بإزالة الخلايا من الحاضنة وضعها تحت محطة السلامة الميكروبيولوجية التي تم تنظيفها مسبقا.
2. قم بإزالة وسط الاستزراع من قوارير الثقافة.
3. اغسل قوارير المزرعة بمحلول عازلة الفوسفات.
4. ضع 3 مل من التربسين (0.25٪ ، 0.53 ملليمتر) على الخلايا وضع قوارير المزرعة في الحاضنة عند 37 درجة مئوية لمدة 5 دقائق لفصل الخلايا.
5. بعد 5 دقائق ، استرجع التربسين من قوارير المزرعة مع 7 مل من وسط المزرعة واستعاد المحلول الكامل للوسط + التربسين + الخلايا في أنبوب 15 مل.
6. عد الخلايا باستخدام عداد الخلايا. للقيام بذلك ، خذ 20 ميكرولتر من المحلول الذي يحتوي على الخلايا وضعه في أنبوب. أضف 20 ميكرولتر من محلول التربان الأزرق وضع الخلية + محلول التربان الأزرق على شريحة العد وأدخله في عداد الخلية.
7. بمجرد عد الخلايا ، قم بتخفيفها في وسط مزرعة للحصول على محلول 150,000 خلية / مل وزرع الخلايا في صفيحة بيضاء مكونة من 96 بئرا ذات قاع مسطح شفاف بمعدل 1.5 × 10⁴ خلايا / بئر. يهدف اللون الأبيض إلى زيادة انعكاس الضوء وتوزيعه داخل الآبار.
  ملاحظة: يجب تعديل عدد الخلايا لكل بئر وفقا لخط الخلية المستخدم. قد تكون هناك حاجة إلى اختبار كثافة مسبق للعثور على العدد الصحيح من الخلايا المراد زرعها.
8. قم بإعداد لوحين لكل وقت قراءة للجدوى. ستضيء لوحة واحدة وستبقى واحدة مظلمة.
9. احتضان الألواح لمدة 24 ساعة قبل العلاج للسماح بربط الخلايا.
علاج الورد البنغالي
1. قم بإعداد محلول مخزون من Rose Bengal عن طريق إعادة تكوين مسحوق Rose Bengal في محلول ملحي بنسبة 10٪. يجب تحضير هذا المحلول قبل العلاج الخلوي مباشرة لتجنب أي تدهور في البنغال الوردي بسبب استقراره.
2. تحضير محاليل روز بنغال بتركيزات متزايدة (0 ميكرومتر ، 5 ميكرومتر ، 10 ميكرومتر ، 25 ميكرومتر ، 50 ميكرومتر ، 75 ميكرومتر ، 100 ميكرومتر) عن طريق تخفيف محلول مخزون روز بنغال المعد مسبقا في وسط زراعة الخلية.
3. بمجرد تحضير المحاليل ، قم بإزالة وسط الاستزراع من الألواح التي تحتوي على الخلايا وأضف 100 ميكرولتر من محاليل معالجة Rose Bengal.
4. احتضان الخلايا بعلاج Rose Bengal لمدة ساعتين للسماح باستيعاب Rose Bengal.
  ملاحظة: قد يختلف وقت حضانة محلول Rose Bengal اعتمادا على خط الخلية المستخدم. قد تحتاج حركية دمج روز بنغال إلى الضبط الدقيق عن طريق قياس التألق من أجل العثور على وقت الحضانة المناسب لكل خط خلية تمت دراسته.
5. بعد ساعتين ، قم بإزالة محاليل Rose Bengal ، واغسل الخلايا مرتين باستخدام PBS ، وأضف 100 ميكرولتر / بئر من وسط الاستزراع الخالي من Rose Bengal.
  ملاحظة: قد يكون الغسلات الإضافية باستخدام PBS ضروريا لتركيزات أعلى من Rose Bengal. يمكن إجراء فحص بصري للتأكد من غسل الخلايا بشكل صحيح. بمجرد شطفه بشكل كاف ، يجب ألا يأخذ PBS لونا ورديا بسبب وجود Rose Bengal خارج الخلايا.
6. قم بتغطية الألواح الدقيقة بورق الألمنيوم لحمايتها من التعرض للضوء. قم بإضاءة نصف اللوحات لمقايسة PDT (انظر الخطوة 2.4). ستوفر اللوحات غير المضاءة بيانات التحكم في نتائج PDT (الحالة المظلمة). كما سيقدمون بيانات عن تأثير Rose Bengal غير المنشط بالصور على بقاء الخلية. سيتم استخدام الألواح الدقيقة الأخرى للتعرض للضوء في الجهاز (حالة PDT).
إجراءات التشغيل لجهاز CELL-LED-550/3
1. قم بتوصيل الموصل الذكر الموجود على موزع الضوء بالموصل الأنثوي لمصدر الضوء. ثم قم بتوصيل مصدر الضوء بمأخذ كهربائي.
2. قم بإزالة لوحين دقيقين (PDT + حالة مظلمة) من الحاضنة ، وقم بإزالة الألمنيوم لحالة PDT ، وضع هذه اللوحة على موزع الضوء.
3. اضبط باهتة السائق على مستواه الأقصى لزيادة الطاقة التي يوفرها مؤشر LED والحصول على متوسط إشعاع يبلغ 0.62 ميجاوات / سم² فوق 96 بئرا.
  ملاحظة: يجب ضبط باهتة برنامج التشغيل على القيمة الأنسب للمقايسات البيولوجية (من بين المقايسات الثلاثة المتاحة). مهما كان ضبط باهتة السائق ، فإن الإشعاع المنخفض لا يتطلب استخدام نظارات السلامة.
4. قم بإضاءة اللوحة حتى يتم الوصول إلى الجرعة المطلوبة من الضوء على الخلايا. للحصول على جرعة الضوء المطلوبة ، يمكن تعديل معلمتين ، الوقت والإشعاع ، مع الإشارة إلى المعادلة التالية:
  جرعة الضوء (J / cm²) = الإشعاع (W / cm²) × الوقت (s) (المعادلة 1).
  يمكن تعديل الإشعاع عن طريق ضبط باهتة السائق للحصول على 0.02 ميجاوات / سم² أو 0.23 ميجاوات / سم² أو 0.62 ميجاوات / سم² ، على التوالي. من الإشعاع المختار ، يمكن استخدام المعادلة 1 لحساب وقت الإضاءة المطلوب لتحقيق جرعة الضوء المستهدفة.
5. بمجرد الوصول إلى جرعة الضوء المطلوبة ، قم بإيقاف تشغيل الجهاز. استبدل صفيحة PDT الدقيقة بالألمنيوم وأعدها إلى الحاضنة بلوحة التحكم حتى يتم إجراء اختبار الجدوى.
6. اختياري: قم بإضاءة اللوحات الأخرى إذا لزم الأمر ، باستخدام نفس الإجراء الموضح أعلاه.
مقايسة بقاء الخلية
1. بعد فحص PDT ، اترك اللوحة المضيئة في الحاضنة لمدة 24 ساعة قبل قياس تأثير PDT على الخلايا المضيئة عن طريق قياس صلاحيتها. يمكن تغيير وقت الحضانة لدراسة التأثيرات طويلة المدى إلى حد ما ل PDT على الخلايا. لكل وقت حضانة بعد PDT ، يجب تحضين لوحة غير مضاءة (حالة مظلمة) لنفس الفترة.
2. بعد فترة الحضانة ، خذ صفيحة مضيئة وواحدة غير مضيئة وأضف 100 ميكرولتر من الكاشف من مجموعة مقايسة جدوى الخلية في كل بئر لقياس صلاحية الخلية بناء على التمثيل الغذائي للميتوكوندريا وإنتاج ATP بواسطة الخلايا.
3. احتضان الألواح المتعددة في الظلام لمدة 10 دقائق قبل قياس صلاحية الخلية.
4. بعد 10 دقائق من الحضانة ، اقرأ التلألؤ المنبعث في كل بئر باستخدام قارئ متعدد الوسائط. يتناسب اللمعان المنبعث مع إنتاج ATP بواسطة الخلايا الحية في وقت إضافة محلول مقايسة صلاحية الخلية.
5. ضع في اعتبارك قيمة اللمعان للحالة غير المعالجة (NT) على أنها قابلية للحياة بنسبة 100٪ ، وقم بتطبيع قيم التلألؤ للظروف المعالجة إلى حالة NT للحصول على النسبة المئوية للبقاء التي يسببها كل علاج.
6. كرر نفس بروتوكول قراءة صلاحية الخلية لكل وقت قراءة بعد العلاج ب PDT (على سبيل المثال ، 24 ساعة و 48 ساعة و 72 ساعة بعد العلاج).

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كما هو موضح في الشكل 3 ، يتيح جهاز CELL-LED-550/3 الإضاءة المتجانسة ، من الأسفل ، للوحة 96 بئرا مع ضوء أخضر 550 نانومتر.

figure-results-1
الشكل 3: صور لجهاز CELL-LED-550/3 أثناء إضاءة توضيحية للوحة 96 بئرا عند تشغيل ضوء الغرفة (A) أو إيقاف التشغيل (B). مقتبس من Lefebvre ، A. et ^al.30. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

يضيء كل بئر بشكل فردي وبعيدا عن مؤشر LED الفردي (حتى مترين) من خلال استخدام حزمة من الألياف الضوئية (الشكل 4).

figure-results-2
الشكل 4: حزمة الألياف الضوئية التي تتيح الإضاءة الفردية لآبار لوحة 96 بئرا بعيدا عن LED الفردي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

لإثبات فعالية جهاز CELL-LED-550/3 ، تم تقييم قدرته على إحداث PDT بوساطة RB على خط خلايا HepG2 hepocarcinoma. تمت معالجة الخلايا بتركيزات متزايدة من Rose Bengal ، تتراوح من 0-100 ميكرومتر لمدة ساعتين قبل الإضاءة. يهدف استخدام مثل هذه المجموعة من التركيزات إلى تحديد الجرعة الفعالة (EC50) من Rose Bengal التي من شأنها أن تقتل خلايا HepG2 عند تعرضها للضوء الأخضر. كما تمت دراسة تأثير الجرعة الضوئية التي يقدمها جهاز CELL-LED-550/3 على تحريض موت الخلايا في خلايا HepG2. للقيام بذلك ، تعرضت الخلايا للضوء لمدة 8 دقائق و 9 ثوان ، أو 16 دقيقة و 18 ثانية ، أو 32 دقيقة و 36 ثانية بكثافة 0.62 ميجاوات / سم² من أجل الحصول على جرعات ضوئية تبلغ 0.30 جول / سم² ، و 0.60 جول / سم² ، و 1.22 جول / سم² ، على التوالي.

أولا ، لوحظ أن الإضاءة وحدها ، في غياب روز بنغال (حالة الضوء ، الشكل 5) ، لم يكن لها أي تأثير على صلاحية خلايا HepG2 ، بغض النظر عن جرعة الضوء المتلقاة. ولوحظ أيضا أن وردة البنغال وحدها ، في غياب الضوء (حالة RB ، الشكل 5) ، لم تحدث أي تغيير في صلاحية الخلية لأي من الحالات التي تم اختبارها. في المقابل ، تظهر النتائج أن PDT بوساطة RB باستخدام CELL-LED-550 / 3 قادر على قتل خلايا HepG2. علاوة على ذلك ، لوحظت زيادة الفعالية بالارتباط مع زيادة جرعة الضوء ، مع أقصى تركيز فعال (EC50) يبلغ 34.3 ميكرومتر لجرعة خفيفة قدرها 0.30 جول / سم² ، و 26.6 ميكرومتر لجرعة 0.60 جول / سم² ، و 6.8 ميكرومتر لجرعة 1.2 جول / سم².

أكدت هذه النتائج فعالية جهاز PDT الجديد هذا ل PDT بوساطة RB (الشكل 5).

figure-results-3
الشكل 5: فعالية الجهاز فيما يتعلق بصلاحية خط خلايا HepG2. نسبة البقاء 24 ساعة بعد علاج HepG2. NT, غير معالج; RB ، محسس للضوء فقط (0 ميكرومتر ، 5 ميكرومتر ، 10 ميكرومتر ، 25 ميكرومتر ، 50 ميكرومتر ، 75 ميكرومتر ، و 100 ميكرومتر) ؛ ضوء ، إضاءة ل 0.30 جول / سم² ، 0.60 جول / سم² ^، و 1.22 جول / سم² ؛ PDT ، إضاءة مع علاج RB. يتم تقديم النتائج كوسيلة ± SEM لثلاث تجارب مستقلة ، معبرا عنها كنسبة مئوية من NT. تم إجراء اختبار ANOVA ثنائي الاتجاه ، مع p ≤ 0.01 (**) ؛ p ≤ 0.0001 (****) تعتبر ذات دلالة إحصائية ، و p ≥ 0.05 تعتبر غير ذات دلالة (NS). مقتبس من Lefebvre ، A. et ^al.30. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصف هذه المقالة كلا من بروتوكول تطوير جهاز إضاءة مبتكر مخصص ل PDT بوساطة RB في المختبر وبروتوكول تنفيذ إثبات المفهوم لجهاز CELL-LED-550/3 ، وبالتالي تم تطويره³⁰.

يتكون CELL-LED-550/3 من جزأين ، لكل منهما وظيفة محددة. الهدف من الجزء الأول ، المشار إليه باسم جزء مصدر الضوء ، هو توليد شعاع ضوء أخضر متجانس من مصباح LED واحد بقطر أعلى من قطر حزمة الألياف الضوئية في الجزء الثاني. يهدف هذا الأخير ، المسمى جزء موزع الضوء ، إلى توزيع الضوء الذي يوفره جزء مصدر الضوء ، من خلال حزمة الألياف الضوئية ، إلى آبار لوحة 96 بئرا بشكل فردي وبعيدا عن LED. على مسافة تصل إلى 2.5 متر من LED ، يمكن إضاءة الخلايا طالما دعت الحاجة دون أي خطر من التأثيرات الحرارية الضارة التي قد تنشأ بسبب الحرارة غير المنضبطة المتولدة داخل LED.

توفر هذه الميزة ميزة مهمة أولى ل CELL-LED-550/3 مقارنة بالأنظمة الأخرى القائمة على LED المصممة خصيصا لإضاءة لوحة 96 بئرا³¹^،³²^،^33،³⁴^،³⁵^،³⁶. في الواقع ، تتضمن جميع الأنظمة الأخرى وضع LED (مصباح LED) على بعد بضعة سنتيمترات فقط أسفل الخلايا (عادة أقل من 5 سم) ، وهو أمر غير كاف للقضاء على مخاطر التأثيرات الحرارية الضارة المرتبطة بمصابيح LED للخلايا. للحد من مثل هذه المخاطر ، تشتمل معظم هذه الأنظمة الأخرى (للأسف ، بعضها لا يفعل ذلك) نظام تبريد LED³²^،³⁴^،³⁵ يتم وضعه أحيانا بالقرب من الخلايا (جدا) ، والتي يمكن أن تتأثر بعد ذلك بشكل عكسي بالتقلبات الحرارية الناتجة. يوفر تصميم جهاز CELL-LED-550/3 في جزأين ميزة مهمة أخرى على معظم الأنظمة الأخرى القائمة على LED³¹^،³²^،³³^،³⁵^،³⁶: وهذا يسمح بإضاءة الخلايا داخل حاضنة زراعة الخلايا دون أي خطر على الجهاز. يمكن بالفعل وضع جزء موزع الضوء ، الذي لا يحتوي على مكونات إلكترونية ، داخل الحاضنة ، بينما يتم الاحتفاظ بجزء مصدر الضوء ، الذي يتضمن مكونات إلكترونية حساسة للبيئات الرطبة ، في الخارج لمنع خطر التآكل أو الفشل. تتيح بعض الأنظمة القائمة على LED الحالية ، بما في ذلك المكونات الإلكترونية ، إضاءة داخل الحاضنة ، ولكن مثل هذا الاستخدام ، أولا ، لا ينصح به المصممون / المصنعون ، وثانيا ، يتطلب تجفيفا "كافيا" بعد الاستخدام³³^،³⁴. تعد القدرة على إضاءة الخلايا داخل الحاضنة وبالتالي الحفاظ على الخلايا تحت نفس الظروف الفسيولوجية (درجة الحرارة والرطوبة وتركيز ثاني أكسيد الكربون₂) أثناء البروتوكول أمرا بالغ الأهمية لتجنب التحيزات المحتملة في تقييم صلاحية الخلية بعد PDT ، خاصة بالنسبة للبروتوكولات التي تتطلب أوقات إضاءة طويلة. وتجدر الإشارة أيضا إلى أن جهاز CELL-LED-550/3 يشتمل على مصباح LED واحد لإضاءة جميع الآبار البالغ عددها 96 بئرا بشكل فردي ومتزامن. هذه الميزة الأصلية والمبتكرة غير متوفرة مع أي من الأنظمة الأخرى المستندة إلى LED المذكورة أعلاه³¹^،³²^،³³^،³⁴^،³⁵^،³⁶. تشتمل معظم هذه الأنظمة على 96 مصباح LED ، مع وضع LED واحد أسفل كل بئر ، وبالتالي توفر 96 شعاعا فرديا³¹^،^33،³⁴،³⁶ بينما توفر الأنظمة المتبقية ، من 6 إلى 25 مصباحا موضوعا على بعد بضعة سنتيمترات من صفيحة البئر ، شعاعا عالميا يغطي كل أو جزء من الآبار³¹^،³²^،³⁵. استنادا إلى الأدبيات ، لم يتم اقتراح إنشاء 96 شعاعا فرديا من مصباح LED واحد ، كما يفعل CELL-LED-550 / 3 من خلال استخدام حزمة ألياف ضوئية ، من قبل.

يشتمل جزء مصدر الضوء على 550 نانومتر 3 واط LED تم اختياره وفقا لمعيارين رئيسيين. أولا ، يجب أن يتداخل طيف الانبعاث لمصباح LED (وبالتالي طوله الموجي المركزي) مع طيف الامتصاص لجهاز التحسس الضوئي RB. مثل هذا التداخل ، والذي يتم تحقيقه بشكل مثالي مع LED المحدد (الطول الموجي المركزي: 554.4 نانومتر ؛ FWHM: 106.4 نانومتر ؛ كلاهما مقدر باتباع المنهجية الموضحة في Lefebvre et ^al.30) (الشكل 6) ، ضروري للتنشيط الضوئي RB وبالتالي لتحريض PDT بوساطة RB. ثانيا ، يجب أن تكون الطاقة الضوئية لمصباح LED أقل من 5 واط. يتم فرض قيود الطاقة هذه من خلال القوة المسموح بها لعدسة الموازاة المضمنة في جزء مصدر الضوء وتلك الخاصة بحزمة الألياف الضوئية المضمنة في جزء موزع الضوء.

figure-discussion-1
الشكل 6: طيف امتصاص وردة البنغال في الماء. يتم رسم طيف الامتصاص الأقصى الطبيعي ل Rose Bengal في الماء وفقا للمحور الأيسر ، ويتم قياس متوسط الإشعاع الطيفي ل CELL-LED-550/3 وفقا للمحور الأيمن. يتوافق ملف تعريف متوسط الإشعاع الطيفي مع ملف تعريف LED المتاح على موقع الشركة المصنعة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

يعد الاقتران البصري بين جزأين من الجهاز عاملا حاسما. يهدف هذا الاقتران ، من ناحية ، إلى جمع الحد الأقصى من الضوء المنبعث من LED 3 W في شعاع ضيق ، ومن ناحية أخرى ، حقن هذا الشعاع في حزمة الألياف الضوئية. فيما يتعلق بالهدف الأول ، تسمح عدسة الموازاة شبه الكروية ذات البعد البؤري القصير ، المصممة خصيصا لمصباح LED المثبت على ثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحة الدوائر المطبوعة) ، بتركيز شعاع LED بزاوية 120 درجة في شعاع ضيق بزاوية 10 درجات مع توزيع موحد مكانيا. علاوة على ذلك ، تعرض الحزمة الناتجة صورا لشريحة LED المربعة ، والتي تظهر وضوحا محسنا وانحرافات بصرية أقل مقارنة بتلك التي تم الحصول عليها مع الحزمة الأولية. فيما يتعلق بحقن هذه الحزمة الضيقة في حزمة الألياف الضوئية ، يجب معالجة أربع نقاط مهمة. أولا ، يتم تجميع الأطراف القريبة من الألياف الضوئية PMMA (بولي ميثيل ميثاكريلات) التي يبلغ قطرها 96 0.5 مم (الفتحة العددية: 0.2) معا في موصل محلي الصنع بحيث تشكل سطحا مربعا متقبلا للضوء من الجوانب 5 مم (الشكل 7). تم تفضيل الشكل المربع ، بما يتماشى مع الإسقاطات المربعة لشريحة LED بواسطة الشعاع ، على الشكل الدائري المعتاد للموصل للحد من فقدان الضوء. ثانيا ، تم تصميم الموصل محلي الصنع بحيث لا يتطلب أي غراء وطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام راتنج شفاف تماما من أجل الحد من امتصاص الضوء وبالتالي لمنع ارتفاع درجة حرارة المواد / الكربنة. ثالثا ، تم تلميع السطح المتقبل للضوء وكذلك السطح النهائي للموصل باستخدام عجلة تلميع بحيث يمر الحد الأقصى للضوء من خلالها. رابعا وأخيرا ، تم تحديد المسافة بين العدسة والسطح المربع المتقبل للضوء نظريا ثم تعديلها على مقعد بصري بحيث يتداخل الجزء المركزي الأكثر تجانسا من إسقاط LED المربع أكثر بقليل من السطح المتقبل للضوء.

مع مثل هذا الاقتران ، يتم الحصول على قوة 1.25 واط للحزمة الضيقة بزاوية 10 درجات ، في حين أن الطاقة الإجمالية المرسلة بواسطة حزمة 96 ألياف ضوئية هي 0.12 واط (تم استخدام مستشعر الصمام الثنائي الضوئي المناسب لضوء LED (OPHIR)).

figure-discussion-2
الشكل 7: سطح مربع متقبل للضوء يتم الحصول عليه عن طريق تجميع 96 ألياف ضوئية معا في موصل محلي الصنع. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

يوفر CELL-LED-550/3 متوسط إشعاع يبلغ 0.62 ميجاوات / سم² (الانحراف المعياري: 0.09 ميجاوات / سم²) (الشكل 8) على السطح الخارجي السفلي للآبار. تم تقدير هذه القيمة المتوسطة ، التي تأخذ في الاعتبار كفاءة الاقتران المذكورة أعلاه ، وثبت أنها مستقرة بمرور الوقت (معامل التباين أقل من 0.6٪) وفقا للمنهجيات الموضحة بالتفصيل في Lefebvre و ^al.30. مع مثل هذا الإشعاع المنخفض (أقل من تلك التي توفرها الأنظمة الأخرى القائمة على LED التي تمت مناقشتها أعلاه والمصممة خصيصا لإضاءة لوحة 96 بئرا) ، فقد ثبت أن الإضاءة وحدها ليس لها أي تأثير على قابلية خلية HepG2 في حين تم الوصول إلى كفاءة عالية جدا ل PDT بوساطة RB. بالنسبة لبروتوكولات PDT التي تتطلب إشعاعات أعلى لضمان الكفاءة ، يمكن استخدام مصابيح LED متعددة ، وبالتالي يمكن تنفيذ أجزاء متعددة من مصدر الضوء ، بشرط ألا تتجاوز طاقة الضوء المحقونة في كل ألياف ضوئية الطاقة المسموح بها لعشرات المليواط.

figure-discussion-3
الشكل 8: رسم بياني يمثل توزيع الإشعاعات التي يتم تسليمها إلى 96 بئرا للصفيحة. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

إن استبدال LED فقط في جزء مصدر الضوء بآخر مناسب يجعل من الممكن الحصول على جهاز CELL-LED آخر. يعتبر LED مناسبا إذا كان يصدر طاقة ضوئية أقل من 5 واط (للأسباب المذكورة أعلاه) في النطاق المرئي (وفقا لمواصفات حزمة الألياف الضوئية). نظرا لوجود عدد كبير من مصابيح LED هذه ، يمكن تطوير مجموعة متنوعة من أجهزة CELL-LED ، وبالتالي ، يمكن تقييم العديد من بروتوكولات PDT في المختبر. بالنظر إلى بروتوكول PDT ، من الواضح أن LED الذي يوفر أفضل تداخل مع طيف الامتصاص لمحسس الضوء المدروس يجب أن يفضل بين جميع مصابيح LED المناسبة. في حالة تغيير LED ، يجب إيلاء اهتمام خاص لمجموعة المشتت الحراري للمروحة. في الواقع ، يجب أن يكون حجم هذا التجميع مناسبا لمنع ارتفاع درجة الحرارة والتدهور اللاحق لكل من LED والسائق. علاوة على ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى توصيف بصري وحراري جديد لأي تغيير LED.

توفر كل من إمكانية تنشيط معظم المحسسات الضوئية عن طريق الاستبدال البسيط لمصباح LED واحد ، وإمكانية إضاءة الخلايا داخل الحاضنة قيمة مضافة حقيقية لهذا الجهاز مقارنة بالأجهزة الحالية.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يود المؤلفون أن يشكروا المستشفى المركزي في ليل ، فرنسا ، و INSERM على دعمهم لدراستنا.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
550 NM 3 W LED مثبت على لوحة الدوائر المطبوعة	أوسرام	OSTAR KP CSLPM1. F1
75 سم 2 قارورة خلية ثقافة	سارستيدت	3911002
حزمة من 100 ألياف ضوئية بلاستيكية (قطر 0.5 مم)	ARCENCIEL LED	ألياف 05 إيجم	نهاية التوهج PMMA 0,5 قطر - الغاز الطبيعي المسال 200 م http://arcenciel-led.fr/accueil/193-fibre-optique-end-glow-05mm-prix-au-m.html
عداد الخلية	ثيرموفيشر	AMQAF2000	اختياري ، يمكنك الاعتماد تحت منظار micrcoscope
حاضنة زراعة الخلايا	PHCI (دوتشر)	MCO-170AICUVD-PE
عيار الخلية Glo	بروميجا	جي 7571
عدسة موازاة PMMA شفافة	متجر Glecc	عدسة 14 مم 10 درجة ؛	Aliexpress - عدسة موازاة DEL مع دعم 14 مم
Colorfab Ngen أسود	Colorfab	رمز المنتج: 020014	الامتثال لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)
Colorfab Ngen White	Colorfab	رمز المنتج: 020013	الامتثال لإدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA)
برنامج التشغيل الحالي مع تعتيم ثلاثي الوضع (برنامج تشغيل CDM)	برنامج تشغيل آلية التنمية النظيفة	39 د.ب	2200 مللي أمبير
راتنجات الايبوكسي ؛	Cl é أوباتر	كريستال دايموند	كريستال دايموند 150 مل
مجموعة المشتت الحراري للمروحة	بويد
خلايا HepG2	ATCC	HB-8065
قارئ متعدد الوسائط (CLARIOstar Plus)	بي إم جي لابتيك	430-2927
محلول الفوسفات العازلة	ثيرموفيشر	20012-068
الألياف الضوئية PMMA (بولي ميثيل ميثاكريلات) (الفتحة العددية: 0.2)	قوانغتشو مايكي للإضاءة المحدودة
مقبس الطاقة	آر إس برو	907-5680
آر ايم بي آي 1640	ثيرموفيشر	21875-091
مفتاح الروك ؛	آر إس برو	419-744
روز بنغال	ThermoFisher / ميرك	A17053.14 / 330000-1G
ورقة مايلر مقاومة للخدش	آر إس برو	ريال سمندي: 785-0802
غمد	أوبروتيكت	Ø 8,5 مم / Ø تحويلة 11 مم	PP البولي بروبيل è NE الأشعة فوق البنفسجية دليل على غمد مموج أسود غير منقسم
إس في إف	يوروبيو	CVF SVF00-01
ورق التتبع	كانسون	79368730
لوحة PMMA شفافة	آر إس برو	ريال مندي: 284-6269
تريبان بلو	ثيرموفيشر	15250061
التربسين	ثيرموفيشر	25200-072
ألتيميكر 2+	ألتيميكر
صفيحة بيضاء شفافة القاع 96 بئر	دوتشر	655098

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sung, H., et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 71 (3), 209-249 (2021).
Llovet, J. M., et al. Hepatocellular carcinoma. Nat Rev Dis Primer. 7 (1), 1-28 (2021).
Erstad, D. J., Tanabe, K. K. Hepatocellular carcinoma: Early-stage management challenges. J Hepatocell Carcinoma. 4, 81-92 (2017).
Tabori, N. E., Sivananthan, G. Treatment options for early-stage hepatocellular carcinoma. Semin Intervent Radiol. 37 (5), 448-455 (2020).
Tsuchiya, N., et al. Biomarkers for the early diagnosis of hepatocellular carcinoma. World J Gastroenterol. 21 (37), 10573-10583 (2015).
Puisieux, M. F., et al. Therapeutic management of advanced hepatocellular carcinoma: An updated review. Cancers. 14 (10), 2357(2022).
Morton, C. A., et al. European dermatology forum guidelines on topical photodynamic therapy 2019 Part 1: treatment delivery and established indications - actinic keratoses, Bowen's disease and basal cell carcinomas. Eur Acad Dermatol Venereol. 33 (12), 2225-2238 (2019).
Plaetzer, K., Krammer, B., Berlanda, J., Berr, F., Kiesslich, T. Photophysics and photochemistry of photodynamic therapy: Fundamental aspects. Lasers Med Sci. 24 (2), 259-268 (2009).
Agostinis, P., et al. Photodynamic therapy of cancer: An update. CA Cancer J Clin. 61 (4), 250-281 (2011).
Castano, A. P., Demidova, T. N., Hamblin, M. R. Mechanisms in photodynamic therapy: Part two-cellular signaling, cell metabolism and modes of cell death. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2 (1), 1-23 (2005).
Krammer, B. Vascular effects of photodynamic therapy. Anticancer Res. 21 (6B), 4271-4277 (2001).
Falk-Mahapatra, R., Gollnick, S. O. Photodynamic therapy and immunity: An Update. Photochem Photobiol. 96 (3), 550-559 (2020).
Mosaddad, S. A., et al. Photodynamic therapy in oral cancer: A narrative review. Photobiomodul Photomed Laser Surg. 41 (6), 248-264 (2023).
Guidolin, K., et al. Photodynamic therapy for colorectal cancer: A systematic review of clinical research. Surg Innov. 29 (6), 788-803 (2022).
Osuchowski, M., Bartusik-Aebisher, D., Osuchowski, F., Aebisher, D. Photodynamic therapy for prostate cancer - A narrative review. Photodiagnosis Photodyn Ther. 33, 102158(2021).
Gustalik, J., Aebisher, D., Bartusik-Aebisher, D. Photodynamic therapy in breast cancer treatment. J Appl Biomed. 20 (3), 98-105 (2022).
Domka, W., et al. Photodynamic therapy in brain cancer: mechanisms, clinical and preclinical studies and therapeutic challenges. Front Chem. 11, 1250621(2023).
Crous, A., Abrahamse, H. Photodynamic therapy of lung cancer, where are we. Front Pharmacol. 13, 932098(2022).
Calzavara-Pinton, P. G., et al. Methylaminolaevulinate-based photodynamic therapy of Bowen's disease and squamous cell carcinoma. Br J Dermato. 159 (1), 137-144 (2008).
Basset-Seguin, N., et al. Topical methyl aminolaevulinate photodynamic therapy versus cryotherapy for superficial basal cell carcinoma: A 5 year randomized trial. Eur J Dermatol. 18 (5), 547-553 (2008).
Szeimies, R. M., et al. A clinical study comparing methyl aminolevulinate photodynamic therapy and surgery in small superficial basal cell carcinoma (8-20 mm), with a 12-month follow-up. J Eur Acad Dermatol Venereol. 22 (11), 1302-1311 (2008).
The IMmunotherapy Pleural 5-ALA PDT. , ClinicalTrials.gov. At https://clinicaltrials.gov/study/NCT04400539 (2025).
Blue-Light Photodynamic Therapy and Sonidegib for Multiple Basal Cell Carcinomas. , ClinicalTrials.gov. At https://clinicaltrials.gov/study/NCT06623201 (2025).
Neoadjuvant PDT in the Treatment of Cholangiocarcinoma. , ClinicalTrials.gov. At https://clinicaltrials.gov/study/NCT04824742 (2025).
Correia, J. H., Rodrigues, J. A., Pimenta, S., Dong, T., Yang, Z. Photodynamic therapy review: principles, photosensitizers, applications, and future directions. Pharmaceutics. 13 (9), 1332(2021).
Bartusik-Aebisher, D., Ożóg, Ł, Domka, W., Aebisher, D. Rose Bengal and future directions in larynx tumor photodynamic therapy. Photochem Photobiol. 97 (6), 1445-1452 (2021).
Srivastav, A. K., et al. Photosensitized rose Bengal-induced phototoxicity on human melanoma cell line under natural sunlight exposure. J Photochem Photobiol. B, Biology. 156, 87-99 (2016).
Uddin, M. M. N., et al. Encapsulated Rose Bengal enhances the photodynamic treatment of triple-negative breast cancer cells. Molecules (Basel, Switzerland). 29 (2), 546(2024).
Osuchowski, M., et al. Photodynamic therapy-adjunctive therapy in the treatment of prostate cancer. Diagnostics (Basel, Switzerland. 12 (5), 1113(2022).
Lefebvre, A., et al. Photodynamic therapy using a Rose-Bengal photosensitizer for hepatocellular carcinoma treatment: Proposition for a novel green LED-based device for in vitro investigation. Biomedicines. 12 (9), 2120(2024).
Bounds, A. D., Bailey, R. D., Adams, C. T., Callaghan, D. C., Girkin, J. M. LightBox: A multi-well plate illumination system for photoactive molecule characterization. J Biophotonics. 14 (5), e202000481(2021).
Zhang, K., Timilsina, S., Waguespack, M., Kercher, E. M., Spring, B. Q. An open-source LED array illumination system for automated multi-well plate cell culture photodynamic therapy experiments. Sci Rep. 12 (1), 1-10 (2022).
optoWELL. , opto biolabs. at https://optobiolabs.com/products/optowell/ (2025).
Repina, N. A., et al. Engineered illumination devices for optogenetic control of cellular signaling dynamics. Cell Rep. 31 (10), 107737(2020).
Hopkins, S. L., et al. An in vitro cell irradiation protocol for testing photopharmaceuticals and the effect of blue, green, and red light on human cancer cell lines. Photochem Photobiol Sci. 15 (5), 644-653 (2016).
Hadis, M. A., et al. Development and application of LED arrays for use in phototherapy research. J Biophotonics. 10 (11), 1514-1525 (2017).

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Photodynamic Therapy Rose Bengal LED Illumination Device In Vitro PDT HepG2 Cells Cell Viability Assay 96 Well Plate Photosensitizer Application Green Light Irradiation Cancer Cell Treatment

تطوير جهاز إضاءة مبتكر قائم على LED للتطبيق في المختبر للعلاج الضوئي الديناميكي مع Rose Bengal

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة