Laser di Thulium ad onda continua per la cottura delle cellule coltivate per indagare gli effetti termici cellulari

Yoko Miura; Joachim Pruessner; Carla Lotta Mertineit; Katharina Kern; Michael Muenter; Moritz Moltmann; Veit Danicke; Ralf Brinkmann

doi:10.3791/54326

Articolo metodologico

Laser di Thulium ad onda continua per la cottura delle cellule coltivate per indagare gli effetti termici cellulari

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DOI:

10.3791/54326

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30 giugno 2017

Yoko Miura¹^,²^,³ , Joachim Pruessner¹ , Carla Lotta Mertineit¹ , Katharina Kern¹ , Michael Muenter¹ , Moritz Moltmann² , Veit Danicke² , Ralf Brinkmann¹^,²

¹Institute of Biomedical Optics, University of Luebeck, ²Medical Laser Center Luebeck GmbH, University of Leubeck, ³Department of Ophthalmology, University of Luebeck

In questo articolo

Sommario

Viene introdotto un setup sperimentale originale per le celle di riscaldamento in un piatto di coltura utilizzando radiazioni laser a onda continua da 1,94 μm. Utilizzando questo metodo, le risposte biologiche delle cellule epiteliali del pigmento retinico (RPE) dopo diverse esposizioni termiche possono essere studiate.

Abstract

Viene introdotto un metodo originale per riscaldare le cellule coltivate usando un laser di thulium a onda continua da 1,94 μm per la valutazione biologica. La radiazione laser di tiulio è fortemente assorbita dall'acqua e le cellule nella parte inferiore del piatto di coltura vengono riscaldate attraverso la diffusione termica. Una fibra laser con un diametro di 365 μm è impostata circa 12 cm al di sopra del piatto di coltura, senza alcuna ottica, in modo tale che il diametro del fascio laser sia quasi equivalente al diametro interno del piatto di coltura (30 mm). Tenendo una quantità consistente di campioni di coltura in ogni esperimento, è possibile irradiare le cellule con un aumento di temperatura altamente riproducibile.

Per calibrare l'aumento della temperatura e la sua distribuzione in un piatto di coltura cellulare per ogni impostazione di potenza, la temperatura è stata misurata durante 10 s di irradiazione in posizioni diverse e a livello cellulare. La distribuzione della temperatura è stata rappresentata utilizzando un software grafico matematicoProgramma, e il suo modello attraverso il piatto della cultura era in forma gaussiana. Dopo l'irradiazione laser, potrebbero essere eseguiti diversi esperimenti biologici per valutare le risposte delle cellule dipendenti dalla temperatura. In questo manoscritto viene introdotta la colorazione della vitalità ( cioè distinguere le cellule vive, apoptotiche e morte) per aiutare a determinare le temperature di soglia per l'apoptosi cellulare e la morte dopo diversi punti nel tempo.

I vantaggi di questo metodo sono la precisione della temperatura e del tempo di riscaldamento, nonché la sua elevata efficienza nelle celle di riscaldamento in un intero impianto di coltura. Inoltre, consente di studiare con un'ampia varietà di temperature e durate, che possono essere ben controllate da un sistema operativo computerizzato.

Introduzione

La comprensione delle risposte biologiche delle cellule dipendenti dalla temperatura è di grande importanza per i trattamenti di ipertermia con successo. La fotocoagulazione laser retinica con un laser termico, utilizzata in oftalmologia, è uno dei trattamenti laser più rinomati della medicina. La luce visibile, per lo più da lunghezze d'onda di verde a giallo, viene usata nel trattamento laser retinico. La luce è altamente assorbita dal melanina nelle cellule epiteliali del pigmento retinico (RPE), che costituiscono il monostrato cellulare più esterno della retina. Interessanti interessi tra medici e ricercatori in irraggiamento termico molto lieve (fotocoagulaz....