Summary
在这里，我们描述了一种新颖，简单且低成本的设备，可以使用二维HeLa细胞培养物和维特泊芬作为光敏剂成功进行 体外 光动力疗法（PDT）测定。
Abstract
本文描述了一种新颖、简单且低成本的体 外 光动力疗法 （PDT） 测定设备，名为 PhotoACT。该器件使用一组传统的可编程发光二极管（LED）、液晶显示器（LCD）模块和连接到商用微控制器板的光传感器构建。原型的盒式结构由中密度纤维板（MDF）制成。内部隔室可同时分配四个细胞培养多孔微孔板。
作为概念验证，我们研究了光敏剂（PS）维特泊芬在二维（2D）培养中对HeLa细胞系的细胞毒性作用。用增加浓度的维替泊芬处理HeLa细胞24小时。弃去含药物的上清液培养基，用磷酸盐缓冲盐水（PBS）洗涤贴壁细胞，加入无药培养基。在这项研究中，使用红绿蓝（RGB）值255、255和255（平均通量为49.1±0.6J / cm2）检查维替泊芬对细胞的影响。24小时后，通过3-（4，5-二甲基-2-噻唑基）-2，5-二苯基四唑溴化物（MTT）测定评估细胞活力。
实验结果表明，用维替泊芬处理的细胞暴露于来自装置的光下，通过由活性氧（ROS）介导的机制 增强了 药物的细胞毒性作用。此外，通过将结果与商用PDT设备进行比较，验证了这项工作中描述的原型的使用。因此，这种基于LED的光动力疗法原型代表了PDT体 外 研究的良好替代方案。
Introduction
在最致命的非传染性疾病中，癌症是导致过早死亡的全球主要原因。2020年，它造成近1000万人死亡，约占全球六分之一的死亡1。此外，多重耐药性（MDR）现象构成了巨大的公共卫生威胁，因为批准的化疗方案未能达到该临床状况的缓解阶段2。癌细胞可以通过多种机制对化疗产生耐药性;然而，一些ATP结合盒（ABC）转运蛋白（ATP依赖性外排泵）的过表达被认为是肿瘤微环境中MDR发展的主要原因3。除耐多药外，其他癌症并发症，如复发和转移，也加强了对开发和改进治疗方法以克服这一肿瘤学挑战的迫切需求。
光的治疗利用已经实践了几个世纪4，光动力疗法（PDT）代表了临床认可的实体瘤治疗方法。PDT结合光敏剂（PS）的施用，然后进行光照射以产生活性氧（ROS），以在肿瘤细胞中发挥选择性细胞毒性。这种治疗方法优于传统方法，包括手术、放疗和化疗5;它是一种微创技术，在结缔组织中显示出较低的细胞毒性6。直接在肿瘤或其微环境中的光应用和PS积累确保了精确的靶向，因此，轻微的，不良的全身副作用7以及在同一部位重复治疗的可能性。此外，成本低于其他方法。由于其有希望的特性，PDT可以被认为是单一的适当选择，特别是在无法手术的肿瘤的情况下，或辅助癌症治疗7，并且代表了与化疗相关的MDR的替代方法8，9。
第一份报告显示使用PDT的高客观反应率于1975年在小鼠和大鼠模型10中描述。从那时起，使用PDT进行了研究，在2D细胞培养物中与人肿瘤细胞系在体内和体外均取得了积极的结果711，12。考虑到临床认可的PS的广泛适用性，无论其特定的积累途径和吸收峰的波长范围如何，一般过程如下：（i）PS摄取，（ii）肿瘤或其微环境中PS浓度的峰值，（iii）光应用，（iv）PS光相互作用，（v）PS激发态能量转移到组织底物或周围的氧分子， （vi） ROS产生，涉及单线态氧或超氧阴离子，（vii）肿瘤细胞死亡，本质上是坏死或凋亡（直接死亡），自噬（细胞保护机制），组织缺血（血管损伤），免疫调节或这些机制的重叠7。在这个最后阶段，特定细胞死亡途径的激活取决于许多因素，例如细胞特征，实验设计以及最重要的是PS细胞内定位和PDT相关的靶向损伤13。
维替泊芬是第二代PS，在挪威和中国被监管机构批准用于临床使用7。据报道，给药后，该前药在线粒体14 中部分积累并诱导细胞蛋白酪氨酸磷酸化和DNA片段化，导致肿瘤细胞凋亡15，16。孵育24小时后用于维特泊芬内化，建议使用690nm波长设置的PDT方案，以实现向相邻分子7，17的有效电磁辐射转移水平。
关于PDT的光源，经典的二极管激光系统通常价格昂贵，技术复杂，尺寸过大，因此不便携18，19。由于其单波长分布（也可以在基于LED的PDT设备中观察到），每个光敏剂应用对独立单元的需求使得二极管激光系统的使用更加复杂，经济上不可行20，21。因此，利用LED机械被认为是最有前途的替代方案，不仅可以解决成本22和维护问题，而且还要提供高功率输出和危害较小的23以及更宽的照明能力24，25，26，27。
尽管基于LED的设备可以为PDT实验28提供潜在的贡献，但大多数商业选择仍然存在缺点，例如缺乏便携性，高成本以及复杂的建筑项目和操作29。这项工作的主要目的是为 体外 PDT测定提供一种简单可靠的工具。本文介绍了 PhotoACT，这是一种内部构建的基于 LED 的 PDT 设备，价格低廉、用户友好且便于携带。作为概念验证，该装置被证明可以增强维替泊芬在2D细胞培养模型中的细胞毒性，因此可以用作PDT实验中的研究工具。
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Protocol
注意：有关此协议中使用的所有材料、试剂和软件的详细信息，请参阅 材料表 。
1. 设备结构
- 锯切3毫米厚的中密度纤维板（MDF），以获得尺寸如图 1A所示的碎片。
注意： 使用矢量文件（补充文件 1）进行计算机数控 （CNC） 切割。 - 构建两个具有以下尺寸（长 x 宽 x 高）的盒子：较大的盒子为 330 mm x 235 mm x 225 mm，较小的盒子为 300 mm x 220 mm x 150 m（图 1B）。
- 钻较大盒子的背面以安装桶形插孔连接器。钻大盒子的顶部，并在小盒子的顶部和底部钻孔，为电缆提供通道（图1C）。
- 用黑色墨水涂刷所有内表面，以促进均匀的入射光（图1D）。
- 在较小盒子的上内表面并行连接三个 LED 胶带，每个 10 个 LED（图 1E）。
- 在较小盒子的底部内表面的中心安装亮度传感器（图1F）。
- 使用 3D 打印文件（补充文件 2）打印控制单元的结构（图 1G）。
- 将所有组件（电源按钮、电位计、定时/启动触摸板、LED、亮度传感器、LCD、蜂鸣器和电源）安装在控制单元内部的 ESP32 控制板的端口上（图 2）。
- 上传编程代码（补充文件 3、补充文件 4 和 补充文件 5）并运行测试以检查所有连接是否正常工作（图 1H）。
- 组装盒子并将它们固定在一起，以避免间隙，从而避免外部光干扰和发射光损失。将安装的控制单元连接到原型顶部的钻孔区域（图 1I）。
- 用两个小铰链将相同材质和 330 mm x 225 mm（长 x 宽）尺寸的前门固定在较大的盒子上。此外，将魔术贴胶带侧向连接到较大的盒子上以加固原型闭合（图 1J）。安装手柄以操纵设备的前门。
- 在原型底部安装四个橡胶脚垫，以确保操作过程中的稳定性更高（图 1K）。
2. 细胞系：培养、播种和处理
- 化学药品
- 将卟啉溶解在二甲基亚砜（DMSO）中，以达到100mM的浓度。
注意：DMSO必须小心操作（使用个人防护设备和通风区域处理）。小心操作储备溶液和稀释溶液，以避免过度光照。
- 将卟啉溶解在二甲基亚砜（DMSO）中，以达到100mM的浓度。
- 细胞系
- 在 Dulbecco 的改良鹰培养基 （DMEM） 低葡萄糖培养基中培养 HeLa 细胞系，该培养基补充有 10% 胎牛血清和 1% 庆大霉素。
- 将培养瓶保持在37°C的5%CO2 细胞培养箱中。
- 管理和检查细胞，直到它们达到80%-90%的汇合度。
- 播种过程
- 从烧瓶中取出培养基。
- 用PBS洗涤细胞单层。
- 将融合的细胞培养物与胰蛋白酶-EDTA （0.5%） 分离 1x 在 37 °C 下 5 分钟。 通过用补充有10%胎牛血清和1%庆大霉素的培养基重悬细胞来停止胰蛋白酶的作用。
- 用血细胞计数器计数重悬的细胞，并将它们接种到96孔板中，×2.0104 个细胞/孔。
- 为黑暗和明亮的条件准备两个板。
- 孵育板24小时以进行细胞附着。
- 处理过程
- 从两个 96 孔板中取出培养基。
- 用100μL浓度增加的维替泊芬（0.045至24μM，连续稀释）处理细胞。
- 将细胞与药物治疗孵育24小时，以使维替泊芬内化。
- 24小时后，弃去含有药物的培养基，用PBS（100μL）洗涤单层细胞，并加入无药物培养基（100μL）。
- 用铝箔覆盖一个微板以保护其免受光照，并将其孵育24小时。该板将提供PDT结果（黑暗条件）的控制数据。另一个微孔板将用于设备中的光暴露条件。
3. 设备操作
- 将 PDT 设备插入电源插座，然后按 电源 按钮将其打开。
- 将另一个微孔板（光照条件）放入PDT设备中，并通过用魔术贴胶带固定前门来关闭设备。
- 使用电位计调整RGB配置（此处为RGB 255， 255，255 实验）并设置发光的颜色。
注意：每个RGB组合都有一个特定的发射光谱，必须根据不同的光敏剂进行实验，从而调整不同的吸光度曲线。 - 按 （+）/（-）触摸板 调整 时间配置 （此处为 60分钟 实验）并设置测定 的持续时间 。
注意：与辐照度值相关的时间配置将决定过程的余量 - 测定中施加的光剂量。 - 检查显示屏上的 设置 信息。
- 按 “开始 ”按钮启动测定。确保在测定开始时听到一声蜂鸣器。
- 在实验过程中，观察显示屏上的实时信息，例如 辐照度 和 剩余时间。
- 在PDT测定过程中不要打开前门或改变任何配置。
- 在测定结束时，等待四声蜂鸣器并等待电子系统关闭所有 LED。在显示屏中观察 已完成消息和 实验期间消耗的最终能量 - 通量。
注意：注量最终值使用公式（1）计算：
（1）
其中 F 等于 J/cm 2，I 等于 mW/cm 2 或 mJ/s·cm 2。辐照度值考虑了 LED（发射源）的效力和暗室的均匀照射区域 （660 cm 2）（公式 [2]）：
（二）
在整个PDT测定过程中，理论辐照度值显示在设备显示屏上。在操作结束时，使用公式 （3） 计算通量：
注量 （F） = 辐照度 （I， 常值） × 操作时间 （s） （3）
（1）
（二）4. 细胞活力测定
- PDT测定后，盖上暴露在光线下的微孔板并孵育24小时。
- 孵育期后，从两个平板上取出培养基，用PBS（100μL）洗涤单层细胞，并加入MTT溶液（0.5mg / ml，100μL）。孵育两个板 - 深和浅条件 - 4小时以使甲臜晶体形成。
- 小心地取出MTT溶液，并用DMSO/乙醇（1：1）溶液溶解紫色晶体。
- 晶体完全溶解后，使用酶标仪在595nm处进行吸光度测量。
注意：该设备可用于其他重要实验，例如通过流式细胞术30曝光后由光敏剂触发的ROS介导的细胞死亡。
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Representative Results
最终的PDT设备名为PhotoACT，包括一个暗室，用于分配多达四个多孔微孔板，其上内表面配备了一组30个散射LED，编程为发射不同的可见光光谱（图3 和 补充文件6）。该设备使用两个相关的盒子构建：一个设计为PDT测定暗室的内部盒子，以及一个覆盖内部室并固定控制单元的外部盒子（图1B）。内部盒子被漆成黑色（图1D），由LED RGB WS2812（或WS281B）的磁带模型组成，带有30个LED，长度为1米（后来被切成三块）和9瓦，可容纳内置处理器。该设备允许更可控的使用，因此具有更准确的颜色发射。30 个 LED 通过三个平行的胶带平均分布在 PDT 室的整个上内表面，每个胶带有 10 个 LED（图 1E）。由于黑色内表面的低反射率和LED配置的均匀分布，建立了均匀的入射光。TSL2561亮度传感器还集成在内部盒子的底部中心，以指示入射光并用作质量控制工具，保证暗室内的照射均匀性（补充表S1）并监控LED系统的功率，已知LED系统的使用寿命为一定小时数（图1F).外部盒子是覆盖内部盒子的结构，由六个MDF部件组成，涂成灰色，并激光切割以完美贴合（图1A，B）。控制单元使用在线软件31设计，使用3D打印机将聚乳酸作为单个部件进行3D打印，并涂成灰色。它容纳所有电子元件，包括显示器、电位计、按钮和蜂鸣器（图 1I 和 图 2）。
为了实现独立的入射光调整，选择了 ESP32 控制器板来集成控制单元（图 2）。此配置应允许用于编程的 USB 接口、蓝牙、Wi-Fi、双核处理器、众多端口以及与内部集成电路 （I2C）、串行外设接口 （SPI） 和其他接口通信的能力。为了操作系统，通过集成开发环境（IDE）用C语言编写了一个程序。代码结构32 基于 FreeRTOS，这是一个由 ESP32 控制器板支持的免费实时操作系统。引用的逻辑允许独立的应用程序编程，ESP32 可以梯队或并行方式处理这些应用程序，使项目及其维护、改进和更新过程更加通用和安全。
机器和操作员之间的界面是用户友好的，由液晶显示器 （LCD）、电位计、按钮和蜂鸣器组成（图 3 和 补充文件 6）。小型 16 mm x 2 mm（柱形与线）LCD 内置 HD44780 控制器，采用 I2C 通信协议，分别具有易于安装和传输多功能性。初步设置包括操作员的RGB和时间调整。光大小和颜色配置可以使用电位计进行调整，电位计修改三种基本颜色分量 - RGB 的强度（0 到 255）。这些调整可以产生国际RGB颜色表33中涉及的几种颜色组合。每个RGB组合物都有一个特定的波长，必须根据PDT实验中使用的PS进行调整;PS的吸光度曲线和照射的波长必须重叠，才能令人满意地发生光活化（补充图S1）。在此过程中，可以在LCD上访问带有剩余时间的操作状态和入射光信息。
在编程时间结束时，电子系统关闭所有 LED，发出声音警告，并在显示屏上显示每面积的总能量 （J/cm²），这是通过将辐照度常数值乘以以操作时间（以秒为单位）计算得出的。该数字模型具有广泛的检测水平（限值在 0.1 到 40，000+ lux 之间）、I2C 接口和低强度电流（工作和待机状态下分别为 0.5 mA 和 15 μA）。
作为概念验证，该装置用于增强维替泊芬在光照1小时（49.1±0.6J / cm2）后的2D HeLa细胞培养物中的细胞毒性作用。 如图4A所示，浅色条件下的GI50 值为3.1 μM，黑暗条件下为13.8 μM。因此，比较条件的4.4倍偏移验证了维替泊芬作为PS的使用以及PhotoACT对PDT测定的适用性。为了验证这项工作中描述的原型的使用，在相同的实验条件下使用了商用PDT设备，包括PS，细胞和通量，并比较了结果。如图 4B所示，两种装置均等地光活化维泊芬，增强了细胞毒性作用。这些结果证实了该器件在自制PDT设备中的适用性（图4A，B）。最后，使用DCFDA测定法通过流式细胞术确认了光照暴露后由维替泊芬触发的ROS介导的细胞死亡（图4C，D）。
图 1：PhotoACT 构造和组装说明。 部件的构造、钻孔、喷漆、安装和附件到设备中的详细图示。该面板显示了构建设备的分步指南。缩写：LED = 发光二极管。 请点击此处查看此图的大图。
图 2：控制单元结构和电子安装说明。 爆炸控制单元的放大视图图和 ESP32 控制器板端口的电子连接的详细方案，以及原型中使用的连接和组件。 请点击此处查看此图的大图。
图 3：PhotoACT 表示。 最终产品设计的装配图，包括物料清单、标签气球和上部内部 LED 的详细视图。该图允许识别原型的零件和组件。缩写：MDF = 中密度纤维板;LED = 发光二极管。 请点击此处查看此图的大图。
图4：维替泊芬的 体外 光毒性和ROS的 产生。 （A，B）使用MTT方法进行的细胞活力测定：进行测定以评估不同浓度下光敏剂维替泊芬的细胞毒性特征。用不同浓度的维替泊芬（0.045-24μM）处理HeLa细胞24小时，暴露在光线（PhotoACT（A）或商业PDT设备（B））或黑暗条件下，然后进行MTT测定。两种条件都显示，在较高浓度的维替泊芬下细胞活力降低，但从PDT测定中获得的光暴露增强了PS的细胞毒性特征，这意味着PDT增强了维替泊芬的细胞毒性。使用GraphPad Prism 6软件拟合了可行性曲线。（中，四）用低浓度和高浓度的维替泊芬（0.187μM和6μM）处理HeLa细胞24小时，然后暴露在光线（PhotoACT）或黑暗条件下。使用DCFDA探针通过流式细胞术照射后测量细胞内ROS水平（在1μM下孵育30分钟）。直方图之间的右移意味着更高的荧光强度，因为DCF的细胞内积累更高，因此ROS水平更高。结果显示，在黑暗条件下（C）的ROS水平没有相关差异，但显示维替泊芬光活化（D）后ROS水平的剂量反应增加。缩写：ROS = 活性氧;DCF = 2'，7'-二氯荧光素;DCFDA = 2'，7'-二氯氢荧光素二乙酸酯。 请点击此处查看此图的大图。
图 5：设备的决策流程图：初步设置和操作故障排除。 请点击此处查看此图的大图。
补充图S1：维替泊芬的吸光度曲线与器件的LED发射光谱之间的重叠。 维替泊芬的吸收光谱及其特定的吸光度峰（x，y'）和RGB 255，255，255白色（3，700K-5，000K CCT）的LED发射光谱用于光活化光敏剂（x，y''）。维替泊芬不同吸光度峰与白色辐照光的重叠证实了光敏剂的光活化，生物学结果也证实了这一点。 请点击此处下载此文件。
补充表S1：辐照均匀性测试。 由亮度传感器在照射区域的不同点测量的即时亮度（流明）。呈现的结果显示没有表达变化，这证明了设备的均匀照射。 请点击此处下载此文件。
补充文件1：用于切割的矢量文件。 用于中密度纤维板切割的图形 （DWG） 文件。该文件必须用于计算机数控 （CNC） 切割。 请点击此处下载此文件。
补充文件2：单元控制的3D打印文件。 立体光刻（STL）文件用于3D打印设备的控制单元。 请点击此处下载此文件。
补充文件 3：C 编程代码。 用C语言开发的编程代码，用于配置设备的控制单元。 请点击此处下载此文件。
补充文件 4：INO 编程代码。 用 INO 语言开发的编程代码，用于配置设备的控制单元。 请点击此处下载此文件。
补充文件5：编译说明。 Markdown （MD） “自述”文件，其中包含有关编程代码编译的附加说明。 请点击此处下载此文件。
补充文件6：设备的设计模型。 产品数据交换标准 （STEP） 三维模型文件的预览，用于原型的一般可视化。 请点击此处下载此文件。
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Discussion
最终的PhotoACT设备使用市售的低成本组件建造起来很方便，总成本不到50美元。其他优点包括低维护需求，能够照射多种类型的培养板，每次测定同时使用多达四个单位，重量轻（2 kg）/尺寸（44 cm3），便于携带，准确且可重复的辐照（数据未显示），以及用户友好且简单的设置界面，无需连接到计算机或其他机器。
施工和运营协议的某些关键步骤在项目构思期间产生了改进机会。由于PDT室需要均匀的发光和一致的能量测量，因此内部和外部盒子都是密封的，以避免外部光干扰和发射光损失。额外的魔术贴胶带侧向固定在前门上，以加强腔室关闭并确保不间断的实验。在控制单元上安装了一个代表性的LED，以证明所需的RGB配置，指示测定过程中发射光的颜色和强度。最后，编程代码进行了多次升级，以改进即时密度测量和最终能量评估量，认可可重复性和数学一致性。需要特别注意的其他一些主要细节包括：（i） LED 的均匀分布和亮度传感器的中心定位以获得具有代表性和平衡的结果，（ii） 根据电子图（图 2）和编程代码（补充文件 3、补充文件 4 和 补充文件 5）安装所有组件）以确保正确的操作，以及（iii）在运行实验之前进行设置（保持相同的RGB和时间配置），以确保一致的重复和可靠的结果。尽管RGB系统提供了具有特定波长的多种可见颜色组合，但非可见光实验需要特定的协议升级。图 5 提供了一个决策流程 图 ，用于提供系统的问题解决方法，以查找和纠正操作过程中的问题或错误。
PhotoACT旨在满足 体外 实验的需求，通过维替泊芬的治疗性活化来诱导2D HeLa细胞的细胞毒性（图4）获得经过验证的结果，可推荐用于大学，学校，工业和其他研究中心。该设备应将PDT的益处扩展到探索光敏剂作用机制及其临床应用的科学研究。
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Disclosures
作者声明没有竞争利益。
Acknowledgments
我们感谢亚瑟·恩里克·戈麦斯·德·奥利维拉和卢卡斯·朱利安·克鲁兹·戈麦斯对拍摄过程的帮助。该项目得到了巴西研究委员会（CNPq，资助号400953/2016-1-404286/2021-6）和南洋杉基金会-PPSUS 2020/2021（SUS2020131000003）的支持。这项研究也部分由巴西苏必利尔尼维尔的财政代码001资助。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.5% Trypsin-EDTA (10x) | Gibco | 15400054 | Mammalian cell culture dissociation reagent |
| 3D printer | Flashforge | Finder model | |
| 96-well plates | Non-sterile, polystyrene, and high-binding surface plates with flat bottom wells used for 2D cell culture | ||
| Arduino | |||
| Brightness sensor | TSL2561 model with 0.1-40.000+ lux detection levels and I2C interface | ||
| Buttons | |||
| Buzzer | |||
| Cell culture Flasks | Sterile, polystyrene, rectangular bottom flask with Tissue Culture (TC)-treated surface, canted neck and vent cap (sizes) | ||
| Centrifuge Tubes | Sterile, polypropylene tubes with 15/50 mL capacity used for cell culture dilution at seeding step of the assay | ||
| CO2 Incubator | |||
| Controller board | ESP32 | ||
| Design Software | Trimble | SketchUp | |
| DMEM High Glucose | Gibco | 11965092 | DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) is a widely used basal medium for supporting the growth of many different mammalian cells. |
| DMSO | Sigma-Aldrich | D4540-500ML | Dimethyl sulfoxide, ≥99.5% (GC), suitable for plant cell culture |
| Fetal Bovine Serum | Gibco | 12657029 | FBS provides the best value by delivering consistency of cell growth over time and passages. |
| Gentamicin (50 mg/mL) | Gibco | 15750060 | Water-soluble antibiotic drug originally purified from the fungus Micromonospora purpurea. Gentamicin acts by preventing cell culture contamination |
| Hemocytometer | Neubauer patterned chamber used for cell counting at seeding step of the assay | ||
| Inverted Laboratory Microscope | Leica | DM IL LED | |
| Laminar Flow Hood | Cabin designed to protect the working environment from contaminants by maintaining a constant, unidirectional flow of HEPA-filtered air over the work area. Used at several steps of cell cultivation and treatment procedures | ||
| LCD display | |||
| LED RGB WS2812 | 5050 RGB SMD model with a built-in processor. Tape with 30 LEDs, 1 meter length and 9 watts | ||
| MDF fiberboards | 3mm thickness medium-density fiberboards | ||
| Microcentrifuge Tubes | Sterile, polypropylene tubes with safety lid and 1.5/2.0 mL capacity. Convenient tools for manipulating small volumes at treatment step of the assay | ||
| Microplate reader | ThermoFischer | Multiskan FC Microplate Photometer designed to detect a broad wavelength range of absorbance (340-850 nm). The equipment was used to evaluate cell viability after MTT incubation. | |
| MTT Reagent | Invitrogen | M6494 | 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide. Used for cell viability assays |
| Operational System | Real Time Engineers ltd. | FreeRTOS | |
| P10 micripipette | Non-electronic, single-channel, 1-10 μL capacity | ||
| P1000 micropipette | Non-electronic, single-channel, 10-1000 μL capacity | ||
| P200 micropipette | Non-electronic, single-channel, 20-200 μL capacity | ||
| PDT Equipment | LumaCare | Model LC-122 | |
| Phosphate-Buffered Saline pH 7.4 | Gibco | 10010031 | Balanced salt formulation used for washing cells during cultivation and assay procedures |
| Potentiometers | |||
| Tips | Non-sterile, universal fit, 10/200/1000 μL maximum volumes | ||
| Verteporfin | Sigma-Aldrich | SML0534-5MG | Verteporfin, ≥94% (HPLC) |
References
- 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).
- 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).
- Szakacs, G., Paterson, J. K., Ludwig, J. A., Boothe-Genthe, C., Gottesman, G. A.
- Ackroyd, R., Kelty, C., Brown, N., Reed, M. The history of photodetection and photodynamic therapy. Photochemistry and Photobiology. 74 (5), 656-669 (2001).
- Hamblin, M. R. Photodynamic therapy for cancer: what's past is prologue. Photochemistry and Photobiology. 96 (3), 506-516 (2020).
- Barr, H., et al. The contrasting mechanisms of colonic collagen damage between photodynamic therapy and thermal injury. Photochem Photobiol. 46 (5), 795-800 (1987).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Mroz, P., Yaroslavsky, A., Kharkwal, G. B., Hamblin, M. R. Cell death pathways in photodynamic therapy of cancer. Cancers. 3 (2), 2516-2539 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Allison, R. R.
- Chepurna, O., et al. Photodynamic therapy with laser scanning mode of tumor irradiation. Optical Fibers and Their Applications 2015. 9816, 323-326 (2015).
- Huang, Z. A review of progress in clinical photodynamic therapy. Technology in Cancer Research and Treatment. 4 (3), 283-293 (2005).
- Chepurna, O., et al. LED-based portable light source for photodynamic therapy. Optics in Health Care and Biomedical Optics. 11190, 109-115 (2019).
- Hasson, O., Wishkerman, A. CultureLED: A 3D printer-based LED illumination cultivation system for multi-well culture plates. HardwareX. 12, 00323 (2022).
- Wu, X., et al. Localised light delivery on melanoma cells using optical microneedles. Biomedical Optics Express. 13 (2), 1045-1060 (2022).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bretin, L., et al. Photodynamic therapy activity of new human colorectal cancer. Cancers. 11 (10), 1474 (2019).
- T. SketchUp. , Available from: https://www.sketchup.com/ (2022).
- LCDR PhotoDynamic Therapy (PDT) Equipment Repository. GitHub, Inc. , Available from: https://github.com/PhotoDynamicTherapy (2022).
- W3C CSS Color Module Level 3. W3C, Inc. , Available from: https://www.w3.org/TR/css-color-3/#SRGB (2022).
