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Artigo de método

Laser de Thulium de onda contínua para aquecimento de células cultivadas para investigar efeitos térmicos celulares

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DOI:

10.3791/54326

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30 de junho de 2017

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Neste artigo

Resumo

Uma configuração experimental original para células de aquecimento em um prato de cultura usando radiação laser de onda contínua de 1,94 μm é introduzida aqui. Utilizando este método, as respostas biológicas das células epiteliais do pigmento da retina (RPE) após diferentes exposições térmicas podem ser investigadas.

Resumo

Um método original para o aquecimento de células cultivadas usando um laser de túlio de onda contínua de 1,94 μm para avaliação biológica é introduzido aqui. A radiação do laser de Thulium é fortemente absorvida pela água, e as células no fundo do prato de cultura são aquecidas através da difusão térmica. Uma fibra a laser com um diâmetro de 365 μm é ajustada a cerca de 12 cm acima da placa de cultura, sem qualquer óptica, de modo que o diâmetro do feixe laser seja quase equivalente ao diâmetro interno da placa de cultura (30 mm). Ao manter uma quantidade consistente de meio de cultura em cada experiência, é possível irradiar as células com um aumento de temperatura altamente reprodutível.

Para calibrar o aumento de temperatura e sua distribuição em um prato de cultura de células para cada ajuste de potência, a temperatura foi medida durante 10 s de irradiação em diferentes posições e no nível celular. A distribuição de temperatura foi representada usando um software de gráficos matemáticosPrograma, e seu padrão no prato de cultura estava em forma Gaussiana. Após irradiação a laser, diferentes experiências biológicas podem ser realizadas para avaliar as respostas celulares dependentes da temperatura. Neste manuscrito, é introduzida a coloração da viabilidade ( isto é, distinguindo células vivas, apoptóticas e mortas) para ajudar a determinar as temperaturas limiares para apoptose celular e morte após diferentes pontos no tempo.

As vantagens deste método são a precisão da temperatura e do tempo de aquecimento, bem como a sua alta eficiência no aquecimento de células em um conjunto de cultura de células inteiras. Além disso, permite estudar com uma grande variedade de temperaturas e durações do tempo, que podem ser bem controladas por um sistema operacional computadorizado.

Introdução

Compreender respostas biológicas de células dependentes da temperatura é de grande importância para tratamentos de hipertermia com sucesso. A fotocoagulação a laser retinal com um laser térmico, usado em oftalmologia, é um dos tratamentos a laser mais estabelecidos em medicina. A luz visível, principalmente de comprimentos de onda verde para amarelo, é utilizada no tratamento com laser retiniano. A luz é altamente absorvida pela melanina nas células epiteliais do pigmento da retina (RPE), que formam a monocamada celular mais externa da retina. Houve um interesse recente entre médicos e pesquisadores em irradiação térmica muito leve (fotocoagulação sub-visível) como u....

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Protocolo

1. Cultura celular RPE

  1. Isolamento de células RPE de olhos porcinos
    1. Obtenha os olhos porcinos recém-enucleados do matadouro local. Mantenha-os frescos (4 ° C) e em um ambiente escuro.
    2. Remova os tecidos extracelulares com tesoura e remova os olhos em uma solução anti-séptica durante 5 min.
    3. Coloque os olhos em solução salina tamponada com fosfato esterilizado sem cálcio e magnésio (PBS (-)) até o uso.
    4. Usando um bisturi, penetre na esclerótica em cerca de 5 mm posterior ao limbo corneano. Respeite toda a parte anterior do olho cortando com tesoura todo o caminho, paralelo ao limbo corneano.
    5. Remo....

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Resultados

Distribuição de temperatura após diferentes configurações de energia

Todos os desenvolvimentos de temperatura para cada irradiação única foram monitorados na calibração de temperatura. A partir destes dados, a temperatura máxima no ponto medido foi obtida e definida como T max (° C). Conforme mostrado na Figura 3A , o programa foi executado no ponto de tempo em que o prato de cultura foi c.......

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Discussão

Ao discutir as respostas celulares biológicas relacionadas à temperatura, não só a temperatura, mas também a duração do tempo do aumento da temperatura, é importante, uma vez que a maioria dos processos bioquímicos dependem do tempo. Particularmente no campo da hipertermia induzida por laser em oftalmologia, devido ao curto intervalo de tempo, de milissegundos a segundos, é difícil investigar os efeitos térmicos celulares com um controle preciso da temperatura. Portanto, é desejável uma instalação de irradiação a laser .......

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Divulgações

Os autores não têm nada a divulgar.

Agradecimentos

Este trabalho foi apoiado por uma bolsa de pesquisa do Ministério Federal da Educação e Pesquisa (BMBF) (concessão nº 13GW0043C) e de um Escritório Europeu de Pesquisa e Desenvolvimento Aeroespacial (EOARD, concessão nº FA9550-15-1-0443)

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Reagentes
Dulbecco' s Águia Modificada' s Glicose média - altaSigma-AldrichD5796-500MLAdicione (2)-(4) antes de usar. Quente em 37 > C banho-maria antes de usar.
Solução antibiótica antibiótica (100 &vezes;)Sigma-AldrichA5955-100MLContendo 10.000 unidades de penicilina, 10 mg de estreptomicina e 25 μ g Anfotericina B em 1mL. Adicione 5,5 ml em frasco médio de 500 ml (1) antes de usar.
Piruvato de sódio (100 mM)Sigma-AldrichS8636-100MLAdicionar 5,5 mL em frasco médio de 500 mL (1) antes de usar (concentração final: 1 mM)
Soro suínoSigma-Aldrich12736C-500MLAdicionar 50 mL em 500 mL de garrafa média (1) antes de usar (final: 10%)
Solução salina tamponada com fosfato (PBS)Sigma-AldrichD8537-500ML
Tripsina do pâncreas suínoSigma-AldrichT4799-25G
Ácido etilenodiaminotetracético (EDTA)Sigma-AldrichED-100G
Kit ELISA de quanticina VEGF humanoR& D SystemDVE00
Oxiselect Kit de Ensaio de Glutationa TotalCell Biolabs, IncSTA-312
Kit de Detecção de Células Apoptóticas/Necróticas/SaudáveisPromoKinePK-CA707-30018
NomeEmpresaNúmero do CatálogoComentários
EquipamentosLaser de
túlioStarmedtec GmbHProtótipo0-20 W
365 mm de diâmetro do núcleo de fibraCOMPONENTES DO LASER AlemanhaCF01493-52
TermoparOmega Engineering IncHYP-0- 33-1-T-G-60-SMPW-M
Placa de aquecimentoMEDAX
Leitor de microplacas ( espectrofluorômetro)Dispositivo molecularSpectramax M4
QIAGENTissueLyser LT
Microscópio de fluorescênciaNikonECLIPSE Ti
programa de software matemáticoThe Mathworks. IncMATLAB Release 2015b
plataforma de design de sistemaNational InstrumentLabviewLaboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
Homogeneizador de células

Referências

  1. Inagaki, K., et al. Comparative efficacy of pure yellow (577-nm) and 810-nm subthreshold micropulse laser photocoagulation combined with yellow (561-577-nm) direct photocoagulation for diabetic macular edema. Jpn J Ophthalmol. 59 (1), 21-28 (2015).
  2. Roider, J., et al.

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Reimpressões e permissões

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