Methodenartikel

Een in-house gebouwd en licht-emitting-diode-gebaseerd fotodynamisch therapie-apparaat voor het verbeteren van verteporfine cytotoxiciteit in een 2D-celcultuurmodel

DOI:

10.3791/64391

⸱

13 januari 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Graduate Program in Pharmaceutical Sciences, Laboratory of Cancer Drug Resistance, Federal University of Parana, 2Graduate Program in Pharmaceutical Sciences, Federal University of Parana, 3Federal Institute of Parana

In dit artikel

Samenvatting

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

Hier beschrijven we een nieuw, eenvoudig en goedkoop apparaat om met succes in vitro fotodynamische therapie (PDT) -testen uit te voeren met behulp van tweedimensionale HeLa-celcultuur en verteporfine als een fotosensitizer.

Samenvatting

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

Dit artikel beschrijft een nieuw, eenvoudig en goedkoop apparaat om in vitro fotodynamische therapie (PDT) assays uit te voeren, genaamd de PhotoACT. Het apparaat is gebouwd met behulp van een set conventionele programmeerbare lichtgevende diodes (LED's), een LCD-module (Liquid Crystal Display) en een lichtsensor die is aangesloten op een commercieel microcontrollerbord. De doosgebaseerde structuur van het prototype is gemaakt met vezelplaten met gemiddelde dichtheid (MDF's). Het interne compartiment kan tegelijkertijd vier celkweek multiwell microplaten toewijzen.

Als proof of concept bestudeerden we het cytotoxische effect van de photosensitizer (PS) verteporfine tegen de HeLa cellijn in tweedimensionale (2D) cultuur. HeLa-cellen werden behandeld met toenemende concentraties verteporfine gedurende 24 uur. Het geneesmiddelbevattende supernatantmedium werd weggegooid, de aanhangende cellen werden gewassen met fosfaat-gebufferde zoutoplossing (PBS) en medicijnvrij medium werd toegevoegd. In deze studie werd het effect van verteporfine op cellen onderzocht zonder blootstelling aan licht of na blootstelling gedurende 1 uur aan licht met behulp van rood-groen-blauwe (RGB) waarden van 255, 255 en 255 (gemiddelde fluence van 49,1 ± 0,6 J / cm2). Na 24 uur werd de levensvatbaarheid van de cel beoordeeld met de 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-difenyltetrazoliumbromide (MTT)-test.

Experimentele resultaten toonden aan dat blootstelling van cellen behandeld met verteporfine aan het licht van het apparaat het cytotoxische effect van het medicijn verbetert via een mechanisme gemedieerd door reactieve zuurstofsoorten (ROS). Bovendien werd het gebruik van het prototype dat in dit werk wordt beschreven gevalideerd door de resultaten te vergelijken met een commercieel PDT-apparaat. Dit op LED gebaseerde prototype van fotodynamische therapie is dus een goed alternatief voor in vitro studies van PDT.

Inleiding

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

Onder de meest dodelijke niet-overdraagbare ziekten vertegenwoordigt kanker een wereldwijd toonaangevende oorzaak van vroegtijdig overlijden. Het was goed voor bijna 10 miljoen sterfgevallen in 2020, wat neerkomt op ongeveer een op de zes sterfgevallen wereldwijd1. Bovendien vormt het fenomeen multidrugresistentie (MDR) een enorme bedreiging voor de volksgezondheid, omdat goedgekeurde chemotherapeutische protocollen de remissiestadia voor deze klinische aandoening niet bereiken2. Kankercellen kunnen resistentie tegen chemotherapie ontwikkelen via verschillende mechanismen; de overexpressie van sommige ATP-binding cassette (ABC) transporters - ATP-afhankelijke effluxpompen - wordt echter beschouwd als de belangrijkste oorzaak van MDR-ontwikkeling binnen een tumormicro-omgeving3. Naast MDR versterken andere kankercomplicaties, zoals recidief en metastase, de dringende vraag om therapeutische benaderingen te ontwikkelen en te verbeteren om deze oncologische uitdaging te overwinnen.

Het curatieve gebruik van licht wordt al eeuwenlang beoefend4, en fotodynamische therapie (PDT) vertegenwoordigt een klinisch goedgekeurde therapeutische benadering voor solide tumoren. PDT combineert de toediening van een fotosensitizer (PS) gevolgd door lichte bestraling om reactieve zuurstofsoorten (ROS) te genereren om selectieve cytotoxiciteit in tumorcellen uit te oefenen. Deze therapeutische benadering is superieur aan conventionele methoden, waaronder chirurgie, bestraling en chemotherapie5; het is een minimaal invasieve techniek die een lagere cytotoxiciteit in bindweefsels laat zien6. De lichte toepassing en PS-accumulatie direct in de tumor of zijn micro-omgeving zorgen voor nauwkeurige targeting en bijgevolg kleine, ongewenste systemische bijwerkingen7 en de mogelijkheid van herhaalde behandeling op dezelfde plaats. Bovendien zijn de kosten lager dan die van andere benaderingen. Vanwege de veelbelovende kenmerken kan PDT worden beschouwd als een geschikte optie voor zowel enkelvoudige, vooral in het geval van inoperabele tumoren, als adjuvante kankerbehandeling7, en vertegenwoordigt het een alternatief voor MDR gerelateerd aan chemotherapie 8,9.

Het eerste rapport met een hoge objectieve respons met PDT werd in 1975 beschreven in een muis en rat model10. Sindsdien zijn studies uitgevoerd met PDT met positieve uitkomsten7 zowel in vivo als in vitro met menselijke tumorcellijnen in 2D-celcultuur11,12. Gezien de brede toepasbaarheid van klinisch goedgekeurde PS, ongeacht hun specifieke accumulatieroutes en golflengtebereiken van absorptiepieken, is het algemene proces als volgt: (i) PS-opname, (ii) pieken van PS-concentratie bij de tumor of zijn micro-omgeving, (iii) lichttoepassing, (iv) PS-lichtinteractie, (v) overdracht van PS-opgewekte energie naar weefselsubstraat of omringende zuurstofmoleculen, (vi) ROS-productie met singletzuurstof- of superoxide-anion, vii) tumorceldood via, in wezen, necrose of apoptose (directe dood), autofagie (cytoprotectief mechanisme), weefselischemie (vasculaire schade), immuunmodulatie of een overlapping van deze mechanismen7. In deze laatste fase hangt de activering van een specifieke celdoodroute af van vele factoren, zoals celkenmerken, experimenteel ontwerp en, belangrijker nog, PS intracellulaire lokalisatie en PDT-gerelateerde gerichte schade13.

Verteporfine is een ps van de tweede generatie, goedgekeurd door regelgevende instanties voor klinisch gebruik in Noorwegen en China voor de behandeling van leeftijdsgebonden maculaire degeneratie7. Na toediening van de dosis werd gemeld dat dit prodrug zich gedeeltelijk ophoopte in mitochondriën14 en cellulaire eiwit tyrosinefosforylering en DNA-fragmentatie induceerde, wat leidde tot tumorcelapoptose 15,16. Na 24 uur incubatie voor verteporfine internalisatie, wordt een PDT-protocol met behulp van een 690 nm golflengte-opstelling aanbevolen om effectieve niveaus van elektromagnetische stralingsoverdracht naar aangrenzende moleculen te bereiken 7,17.

Wat de lichtbron voor PDT betreft, zijn de klassieke diodelasersystemen meestal duur, technisch ingewikkeld, oversized en dus niet overdraagbaar18,19. Als gevolg van het profiel met één golflengte, dat ook kan worden waargenomen in LED-gebaseerde PDT-apparatuur, maakt de vraag naar onafhankelijke eenheden voor elke fotosensitizertoepassing het gebruik van diodelasersystemen nog complexer en economisch onhaalbaar20,21. Daarom wordt het gebruik van LED-machines beschouwd als het meest veelbelovende alternatief om niet alleen kosten22 en onderhoudsproblemen op te lossen, maar ook om een hoog vermogen en minder schadelijk23 en een breder verlichtingsvermogente bieden 24,25,26,27.

Ondanks de potentiële bijdrage die LED-gebaseerde apparatuur kan bieden aan PDT-experimenten28, hebben de meeste commerciële opties nog steeds nadelen, zoals een gebrek aan draagbaarheid, hoge kosten en complexe bouwprojecten en exploitatie29. Het belangrijkste doel van dit werk was om een eenvoudig en betrouwbaar hulpmiddel te bieden voor in vitro PDT-testen. Dit artikel beschrijft PhotoACT, een in eigen huis gebouwd LED-gebaseerd PDT-apparaat, dat goedkoop, gebruiksvriendelijk en draagbaar is. Als proof of concept is aangetoond dat dit apparaat de cytotoxiciteit van verteporfine in een 2D-celkweekmodel verbetert en daarom kan het worden gebruikt als een onderzoeksinstrument in PDT-experimenten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

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

OPMERKING: Zie de tabel met materialen voor meer informatie over alle materialen, reagentia en software die in dit protocol worden gebruikt.

1. Constructie van het apparaat

  1. Zaag 3 mm dikke vezelplaten met gemiddelde dichtheid (MDF) om stukken te verkrijgen met de afmetingen die zijn aangegeven in figuur 1A.
    OPMERKING: Gebruik het vectorbestand (aanvullend bestand 1) voor CNC-snijden (computer numerical control).
  2. Bouw twee dozen met de volgende afmetingen (lengte x breedte x hoogte): 330 mm x 235 mm x 225 mm voor de grotere dozen en 300 mm x 220 mm x 150 m voor de kleinere dozen (figuur 1B).
  3. Boor de achterkant van de grotere doos om een barrel jack-connector te installeren. Boor de bovenkant van de grotere doos en de boven- en onderkant van de kleinere doos om een doorgang te bieden voor elektrische kabels (figuur 1C).
  4. Verf alle interne oppervlakken met zwarte inkt om een homogene lichtinval te bevorderen (figuur 1D).
  5. Bevestig parallel drie LED-tapes met elk 10 LED's aan het bovenste binnenoppervlak van de kleinere doos (figuur 1E).
  6. Installeer een helderheidssensor in het midden van het onderste binnenoppervlak van de kleinere doos (figuur 1F).
  7. Druk de structuur van de besturingseenheid (figuur 1G) af met behulp van het 3D-afdrukbestand (aanvullend bestand 2).
  8. Installeer alle componenten (aan/uit-knop, potentiometers, tijd/start touchpad, LED's, helderheidssensor, LCD, zoemer en voeding) op de poorten van een ESP32-besturingskaart die aan de binnenkant van de besturingseenheid is gemonteerd (figuur 2).
  9. Upload de programmeercode (aanvullend bestand 3, aanvullend bestand 4 en aanvullend bestand 5) en voer een test uit om te controleren of alle verbindingen werken (figuur 1H).
  10. Monteer de dozen en bevestig ze aan elkaar om gaten te voorkomen, en bijgevolg externe lichtinterferentie en uitgestraald lichtverlies. Bevestig de gemonteerde besturingseenheid aan het geboorde gebied aan de bovenkant van het prototype (figuur 1I).
  11. Bevestig een voordeur van hetzelfde materiaal en 330 mm x 225 mm (lengte x breedte) afmetingen op de grotere doos met twee kleine scharnieren. Bevestig ook klittenband opzij aan de grotere doos om de prototypesluiting te versterken (figuur 1J). Installeer een handgreep om de voordeur van de apparatuur te manipuleren.
  12. Bevestig vier rubberen voetkussens aan de onderkant van het prototype om meer stabiliteit tijdens de bewerkingen te garanderen (figuur 1K).

2. Cellijnen: teelt, zaaien en behandeling

  1. Chemicaliën
    1. Los de porfyrine op in dimethylsulfoxide (DMSO) om een concentratie van 100 mM te bereiken.
      LET OP: DMSO moet zorgvuldig worden gemanipuleerd (hanteren met behulp van persoonlijke beschermingsmiddelen en in een geventileerde ruimte). Manipuleer zowel voorraad als verdunde oplossingen zorgvuldig om overmatige blootstelling aan licht te voorkomen.
  2. Cellijnen
    1. Kweek de HeLa cellijn in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) laag-glucose medium aangevuld met 10% foetaal runderserum en 1% gentamicine.
    2. Bewaar de kweekkolven in een 5% CO2 cel kweekincubator bij 37 °C.
    3. Beheer en inspecteer de cellen totdat ze 80% -90% samenvloeiing bereiken.
  3. Zaaiproces
    1. Haal het kweekmedium uit de kolf.
    2. Was de cel monolaag met PBS.
    3. Maak de confluente celcultuur los met trypsine-EDTA (0,5%) 1x gedurende 5 min bij 37 °C. Stop de werking van trypsine door de cellen te resuspenderen met kweekmedium aangevuld met 10% foetaal runderserum en 1% gentamicine.
    4. Tel de geresuspendeerde cellen met een hemocytometer en zaai ze in een 96-well plaat op 2,0 × 104 cellen / put.
    5. Bereid twee borden voor op donkere en lichte omstandigheden.
    6. Incubeer de platen gedurende 24 uur voor celaanhechting.
  4. Behandelingsproces
    1. Verwijder het medium van beide 96-well platen.
    2. Behandel de cellen met 100 μL toenemende concentraties verteporfine (0,045 tot 24 μM, seriële verdunning).
    3. Incubeer de cellen met medicamenteuze behandeling gedurende 24 uur om verteporfine-internalisatie mogelijk te maken.
    4. Gooi na 24 uur het medium dat het medicijn bevat weg, was de monolaag van cellen met PBS (100 μL) en voeg medicijnvrij medium (100 μL) toe.
    5. Bedek een microplaat met aluminiumfolie om het te beschermen tegen blootstelling aan licht en incubeer het gedurende 24 uur. Deze plaat levert controlegegevens voor PDT-resultaten (donkere toestand). De andere microplaat wordt gebruikt bij de lichtblootstelling in het apparaat.

3. Werking van het apparaat

  1. Sluit het PDT-apparaat aan op het stopcontact en schakel het in door op de aan /uit-knop te drukken.
  2. Plaats de andere microplaat (lichtconditie) in het PDT-apparaat en sluit de apparatuur door de voordeur met de klittenbandbanden vast te maken.
  3. Gebruik de potentiometers om de RGB-configuratie aan te passen (een RGB 255, 255, 255 experiment hier) en stel de kleur van de lichtuitstraling in.
    OPMERKING: Elke RGB-combinatie heeft een specifiek emissiespectrum, dat moet worden aangepast voor experimenten met verschillende fotosensitizers en bijgevolg verschillende absorptiecurven.
  4. Druk op het touchpad (+)/(-) om de tijdconfiguratie aan te passen (een experiment van 60 minuten hier) en stel de duur van de test in.
    OPMERKING: De tijdconfiguratie, in combinatie met de bestralingswaarde, bepaalt de vloeiendheid van het proces - de lichtdosis die in de test wordt toegepast.
  5. Controleer de installatie-informatie op het display.
  6. Druk op de startknop om de test te starten. Zorg ervoor dat een zoemer met één pieptoon aan het begin van de test wordt gehoord.
  7. Observeer in de loop van het experiment real-time informatie op het display, zoals bestraling en resterende tijd.
  8. Open de voordeur niet en wijzig geen configuratie tijdens de PDT-test.
  9. Wacht aan het einde van de test op een zoemer met vier piepjes en op het elektronische systeem om alle LED's uit te schakelen. Bekijk een bericht Voltooid en de uiteindelijke hoeveelheid energie die tijdens het experiment is verbruikt in het display.
    OPMERKING: De fluence eindwaarde wordt berekend met behulp van vergelijking (1):
    figure-protocol-1 (1)
    Waarbij F gelijk is aan J/cm2 en I gelijk is aan mW/cm2 of mJ/s·cm2. De bestralingswaarde houdt rekening met de potentie van de LED's (emitterende bron) en het gelijkmatig bestraalde gebied van de donkere kamer (660 cm2) (vergelijking [2]):
    figure-protocol-2 (2)
    De theoretische bestralingswaarde wordt weergegeven op het display van het apparaat gedurende de gehele PDT-test. Gebruik aan het einde van de bewerking vergelijking (3) om de fluence te berekenen:
    Fluence (F) = bestralingssterkte (I, constante waarde) × bedrijfstijd (s) (3)

4. Bepaling van de levensvatbaarheid van de cel

  1. Bedek na de PDT-test de microplaat die aan licht is blootgesteld en incubeer gedurende 24 uur.
  2. Verwijder na de incubatietijd het kweekmedium uit beide platen, was de monolaag van cellen met PBS (100 μL) en voeg MTT-oplossing (0,5 mg / ml, 100 μL) toe. Incubeer beide platen - donkere en lichte omstandigheden - gedurende 4 uur om formazan kristalvorming mogelijk te maken.
  3. Verwijder de MTT-oplossing voorzichtig en los de paarse kristallen op met een DMSO/ethanol (1:1) oplossing.
  4. Voer na volledige oplossing van de kristallen de absorptiemeting uit met behulp van een microplaatlezer bij 595 nm.
    OPMERKING: Het apparaat kan worden gebruikt in andere belangrijke experimenten, zoals ROS-gemedieerde celdood veroorzaakt door fotosensitizers na blootstelling aan licht door flowcytometrie30.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

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

Het laatste PDT-apparaat, genaamd de PhotoACT, bevatte een donkere kamer om maximaal vier multiwell-microplaten toe te wijzen, waarbij het bovenste binnenoppervlak was uitgerust met een set van 30 verspreide LED's die waren geprogrammeerd om verschillende spectrums van zichtbaar licht uit te zenden (figuur 3 en aanvullend bestand 6). Het apparaat is gebouwd met behulp van twee bijbehorende dozen: een interne doos die is ontworpen als een donkere kamer voor de PDT-testen en e...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

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

Het uiteindelijke PhotoACT-apparaat was handig om te bouwen met commercieel verkrijgbare, goedkope componenten voor een totale kostprijs van minder dan $ 50. Bijkomende voordelen zijn onder meer lage onderhoudsvereisten, de capaciteit om meerdere soorten kweekplaten te bestralen, het gelijktijdige gebruik van maximaal vier eenheden per test, een laag gewicht (2 kg) / grootte (44 cm3) dat draagbaarheid, nauwkeurige en reproduceerbare bestraling mogelijk maakt (gegevens niet weergegeven) en een gebruiksvriendeli...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

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

De auteurs verklaren geen tegenstrijdige belangen te hebben.

Dankbetuigingen

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

We bedanken Arthur Henrique Gomes de Oliveira en Lucas Julian Cruz Gomes voor hun hulp bij het filmproces. Dit project werd ondersteund door de Brazilian Research Council (CNPq, subsidienummers 400953/2016-1-404286/2021-6) en Fundação Araucária-PPSUS 2020/2021 (SUS2020131000003). Deze studie werd ook gedeeltelijk gefinancierd door Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES)-Finance Code 001.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
0.5% Trypsin-EDTA (10x)Gibco15400054Mammalian cell culture dissociation reagent
3D printerFlashforgeFinder model
96-well platesNon-sterile, polystyrene, and high-binding surface plates with flat bottom wells used for 2D cell culture
Arduino
Brightness sensorTSL2561 model with 0.1-40.000+ lux detection levels and I2C interface
Buttons
Buzzer
Cell culture FlasksSterile, polystyrene, rectangular bottom flask with Tissue Culture (TC)-treated surface, canted neck and vent cap (sizes)
Centrifuge TubesSterile, polypropylene tubes with 15/50 mL capacity used for cell culture dilution at seeding step of the assay
CO2 Incubator
Controller boardESP32
Design SoftwareTrimbleSketchUp
DMEM High GlucoseGibco11965092DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) is een veel gebruikt basaal medium voor het ondersteunen van de groei van veel verschillende zoogdiercellen.
DMSOSigma-AldrichD4540-500MLDimethylsulfoxide, ≥99.5% (GC), geschikt voor plantencellcultuur
Fetal Bovine Serum Gibco12657029FBS biedt de beste waarde door consistente celgroei te leveren over tijd en passages.
Gentamicin (50 mg/mL)Gibco15750060Wateroplosbaar antibioticum dat oorspronkelijk gezuiverd is van de schimmel Micromonospora purpurea. Gentamicine werkt door besmetting van celcultuur te voorkomen
HemocytometerNeubauer gepattered kamer gebruikt voor celtelling bij de zaai-stap van het assay
Inverted Laboratory MicroscopeLeicaDM IL LED
Laminar Flow HoodCabine ontworpen om het werkomgeving te beschermen tegen contaminanten door het handhaven van een constante, unidirectionele stroom van HEPA-gefilterde lucht over het werkgebied. Gebruikt bij verschillende stappen van celcultivering en behandelingsprocedures
LCD display
LED RGB WS28125050 RGB SMD model met een ingebouwde processor. Tape met 30 LEDs, 1 meter lengte en 9 watt
MDF fiberboards3mm dikte middeldichtheid vezelplaten
Microcentrifuge TubesSterile, polypropyleen buizen met veiligheidsdeksel en 1.5/2.0 mL capaciteit. Handige gereedschappen voor het manipuleren van kleine volumes bij de behandelingsstap van het assay
Microplate readerThermoFischerMultiskan FC Microplate Photometer ontworpen om een breed golflengtebereik van absorptie (340-850 nm) te detecteren. De apparatuur werd gebruikt om de celviabiliteit na MTT-incubatie te evalueren.
MTT ReagentInvitrogenM64943-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide. Gebruikt voor celviabiliteitsassays
Operational SystemReal Time Engineers ltd.FreeRTOS
P10 micripipetteNiet-elektronisch, enkelkanaals, 1-10 μL capaciteit
P1000 micropipetteNiet-elektronisch, enkelkanaals, 10-1000 μL capaciteit
P200 micropipetteNiet-elektronisch, enkelkanaals, 20-200 μL capaciteit
PDT EquipmentLumaCareModel LC-122
Phosphate-Buffered Saline pH 7.4Gibco10010031Gebalanceerde zoutformulering gebruikt voor het wassen van cellen tijdens cultivatie- en assayprocedures
Potentiometers
TipsNiet-steriel, universeel fit, 10/200/1000 μL maximum volumes
VerteporfinSigma-AldrichSML0534-5MGVerteporfin, ≥94% (HPLC)

Referenties

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ferlay, J., et al. International agency for research on cancer. Global Cancer Observatory: Cancer Today. 23 (7), https://gco.iarc.fr/today/home 323-326 (2018).
  2. Gottesman, M. M., Fojo, T., Bates, S. E. Multidrug resistance in cancer: role of Atp-dependent transporters. Nature Reviews Cancer. 2 (1), 48-58 (2002).
  3. Szakacs, G., Paterson, J. K., Ludwig, J. A., Boothe-Genthe, C., Gottesman, G. A. Targeting multidrug resistance in cancer. Nature Reviews Drug Discovery. 5 (3), 219-234 (2006).
  4. Ackroyd, R., Kelty, C., Brown, N., Reed, M. The history of photodetection and photodynamic therapy. Photochemistry and Photobiology. 74 (5), 656-669 (2001).
  5. Hamblin, M. R. Photodynamic therapy for cancer: what's past is prologue. Photochemistry and Photobiology. 96 (3), 506-516 (2020).
  6. Barr, H., et al. The contrasting mechanisms of colonic collagen damage between photodynamic therapy and thermal injury. Photochem Photobiol. 46 (5), 795-800 (1987).
  7. Algorri, J. F., Ochoa, M., Roldán-Varona, P., Rodríguez-Cobo, L., López-Higuera, J. M. Photodynamic therapy: A compendium of latest reviews. Cancers. 13 (17), 4447(2021).
  8. Aniogo, E. C., Plackal, B., George, B. P. A., Abrahamse, H. The role of photodynamic therapy on multidrug resistant breast cancer. Cancer Cell International. 19, 91(2019).
  9. Spring, B. Q., Rizvi, I., Xu, N., Hasan, T. The role of photodynamic therapy in overcoming cancer drug resistance. Photochemical & Photobiological Sciences. 14 (8), 1476-1491 (2015).
  10. Dougherty, T. J., Grindey, G. B., Fiel, R., Weishaupt, K. R., Boyle, D. G. Photoradiation therapy. II. Cure of animal tumors with hematoporphyrin and light. Journal of the National Cancer Institute. 55 (1), 115-121 (1975).
  11. Etcheverry, M. E., Pasquale, M. A., Garavaglia, M. Photodynamic therapy of HeLa cell cultures by using LED or laser sources. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 160, 271-277 (2016).
  12. Guo, Q., Dong, B., Nan, F., Guan, D., Zhang, Y. 5-Aminolevulinic acid photodynamic therapy in human cervical cancer via the activation of microRNA-143 and suppression of the Bcl-2/Bax signaling pathway. Molecular Medicine Reports. 14 (1), 544-550 (2016).
  13. Mroz, P., Yaroslavsky, A., Kharkwal, G. B., Hamblin, M. R. Cell death pathways in photodynamic therapy of cancer. Cancers. 3 (2), 2516-2539 (2011).
  14. Mahalingam, S. M., Ordaz, J. D., Low, P. S. Targeting of a photosensitizer to the mitochondrion enhances the potency of photodynamic therapy. ACS Omega. 3 (6), 6066-6074 (2018).
  15. Granville, D. J., Levy, J. G., Hunt, D. W. C. Photodynamic treatment with benzoporphyrin derivative monoacid ring A produces protein tyrosine phosphorylation events and DNA fragmentation in murine P815 cells. Photochemistry and Photobiology. 67 (3), 358-362 (1998).
  16. 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 Photodynamic Therapy. 2 (1), 1-23 (2014).
  17. Detty, M. R., Gibson, S. L., Wagner, S. J. Current clinical and preclinical photosensitizers for use in photodynamic therapy. Journal of Medicinal Chemistry. 47 (16), 3897-3915 (2004).
  18. Allison, R. R. Photodynamic therapy: oncologic horizons. Future Oncology. 10 (1), 123-142 (2014).
  19. Chepurna, O., et al. Photodynamic therapy with laser scanning mode of tumor irradiation. Optical Fibers and Their Applications 2015. 9816, 323-326 (2015).
  20. Huang, Z. A review of progress in clinical photodynamic therapy. Technology in Cancer Research and Treatment. 4 (3), 283-293 (2005).
  21. Chepurna, O., et al. LED-based portable light source for photodynamic therapy. Optics in Health Care and Biomedical Optics. 11190, 109-115 (2019).
  22. Hasson, O., Wishkerman, A. CultureLED: A 3D printer-based LED illumination cultivation system for multi-well culture plates. HardwareX. 12, 00323(2022).
  23. Wu, X., et al. Localised light delivery on melanoma cells using optical microneedles. Biomedical Optics Express. 13 (2), 1045-1060 (2022).
  24. Erkiert-Polguj, A., Halbina, A., Polak-Pacholczyk, I., Rotsztejn, H. Light-emitting diodes in photodynamic therapy in non-melanoma skin cancers-own observations and literature review. Journal of Cosmetic and Laser Therapy. 18 (2), 105-110 (2016).
  25. Neupane, J., Ghimire, S., Shakya, S., Chaudhary, L., Shrivastava, V. P. Effect of light emitting diodes in the photodynamic therapy of rheumatoid arthritis. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 7 (1), 44-49 (2010).
  26. Lins, E. C., et al. A novel 785-nm laser diode-based system for standardization of cell culture irradiation. Photomedicine and Laser Surgery. 31 (10), 466-473 (2013).
  27. 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. Photochemical and Photobiological Sciences. 15 (5), 644-653 (2016).
  28. Zhang, K., Waguespack, M., Kercher, E. M., Spring, B. Q. An automated and stable LED array illumination system for multiwell plate cell culture photodynamic therapy experiments. Research Square. , 1-18 (2022).
  29. Gálvez, E. N., et al. Analysis and evaluation of the operational characteristics of a new photodynamic therapy device. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 37, 102719(2022).
  30. Bretin, L., et al. Photodynamic therapy activity of new human colorectal cancer. Cancers. 11 (10), 1474(2019).
  31. T. SketchUp. , Available from: https://www.sketchup.com/ (2022).
  32. LCDR PhotoDynamic Therapy (PDT) Equipment Repository. GitHub, Inc. , Available from: https://github.com/PhotoDynamicTherapy (2022).
  33. W3C CSS Color Module Level 3. W3C, Inc. , Available from: https://www.w3.org/TR/css-color-3/#SRGB (2022).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken

Toestemming aanvragen

Trefwoorden

LED gebaseerd apparaat2D celkweekfotosensibilisator assayHeLa cellijnreactieve zuurstofsoortenMTT assayflowcytometrielichtblootstelling

Gerelateerde artikelen