MDA-MB-231細胞の生存率への衝撃波の影響

衝撃波は、生物学的および医療用途に関心を集めています。この作業では、細胞生存率に影響を与える衝撃波の機械的特性を調査しました。in vitroテストは、転移性乳房上皮細胞株MDA-MB-231を使用して実施されました。衝撃波は、高出力パルスレーザーを使用して生成されました。2つの異なるコーティング材料と異なるレーザーエネルギーレベルを使用して、ピーク圧力、減衰時間、および衝撃波のその後のピークの強度を変化させました。現在の研究のテスト能力の中で、より高い衝動を持つ衝撃波は、細胞生存率が低く、細胞比が高く、細胞死の比が高くなり、同じピーク圧の衝撃波が異なる可能性があることが示されています。細胞損傷のレベル。結果はまた、剥離した細胞が付着細胞と比較してより高い細胞死比を持っていることを示した。さらに、5 Pa・sの重大なショックインパルスが、剥離した細胞の細胞死比を50％を超えることがわかった。この研究は、ここに示されているテスト範囲内で、ピーク圧ではなく衝動がMDA-MB-231乳癌細胞の損傷の衝撃波パラメーターであることを実証しています。結果は、より長い期間、または複数の連続した低振幅ショック波の低圧衝撃波を、細胞の基本応答期間よりも短い期間にわたって適用して、高いピーク圧力を伴う衝撃波と同じ衝撃を達成できることを示唆しています。しかし、短い期間。細胞の生存率は、ピーク圧力よりもショックインパルスとよりよく相関しているという発見は、潜在的な副作用を最小限に抑えながら有効性を最大化するために、癌治療、薬物送達の強化、および診断技術のために衝撃波をどのように調整すべきかに潜在的な重要な意味を持っています。

Shock waves are gaining interests in biological and medical applications. In this work, we investigated the mechanical characteristics of shock waves that affect cell viability. In vitro testing was conducted using the metastatic breast epithelial cell line MDA-MB-231. Shock waves were generated using a high-power pulse laser. Two different coating materials and different laser energy levels were used to vary the peak pressure, decay time, and the strength of subsequent peaks of the shock waves. Within the testing capability of the current study, it is shown that shock waves with a higher impulse led to lower cell viability, a higher detached cell ratio, and a higher cell death ratio, while shock waves with the same peak pressure could lead to different levels of cell damage. The results also showed that the detached cells had a higher cell death ratio compared to the attached cells. Moreover, a critical shock impulse of 5 Pa·s was found to cause the cell death ratio of the detached cells to exceed 50%. This work has demonstrated that, within the testing range shown here, the impulse, rather than the peak pressure, is the governing shock wave parameter for the damage of MDA-MB-231 breast cancer cells. The result suggests that a lower-pressure shock wave with a longer duration, or multiple sequential low amplitude shock waves can be applied over a duration shorter than the fundamental response period of the cells to achieve the same impact as shock waves with a high peak pressure but a short duration. The finding that cell viability is better correlated with shock impulse rather than peak pressure has potential significant implications on how shock waves should be tailored for cancer treatments, enhanced drug delivery, and diagnostic techniques to maximize efficacy while minimizing potential side effects.