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【2h】

Biophysical Response to Pulsed Laser Microbeam-lnduced Cell Lysis and Molecular Delivery

机译：对脉冲激光微束诱导的细胞裂解和分子传递的生物物理响应。

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Cell lysis and molecular delivery in confluent monolayers of PtK2 cells are achieved by the delivery of 6 ns, λ = 532 nm laser pulses via a 40×, 0.8 NA microscope objective. With increasing distance from the point of laser focus we find regions of (a) immediate cell lysis; (b) necrotic cells that detach during the fluorescence assays; (c) permeabilized cells sufficient to facilitate the uptake of small (3kDa) FITC-conjugated Dextran molecules in viable cells; and (d) unaffected, viable cells. The spatial extent of cell lysis, cell detachment, and molecular delivery increased with laser pulse energy. Hydrodynamic analysis from time-resolved imaging studies reveal that the maximum wall shear stress associated with the pulsed laser microbeam-induced cavitation bubble expansion governs the location and spatial extent of each of these regions independent of laser pulse energy. Specifically, cells exposed to maximum wall shear stresses τw, max > 190 ± 20 kPa are immediately lysed while cells exposed to τw, max > 18 ± 2kPa are necrotic and subsequently detach. Cells exposed to τw, max in the range 8–18 kPa are viable and successfully optoporated with 3kDa Dextran molecules. Cells exposed to τw, max < 8 ± 1 kPa remain viable without molecular delivery. These findings provide the first direct correlation between pulsed laser microbeam-induced shear stresses and subsequent cellular outcome.
机译：PtK2细胞汇合单层中的细胞裂解和分子递送是通过40倍，0.8 NA显微镜物镜递送6 ns（λ= 532 nm）激光脉冲实现的。随着距激光聚焦点距离的增加，我们发现（a）立即细胞裂解的区域； （b）在荧光测定中脱落的坏死细胞； （c）足以促进活细胞中小（3kDa）FITC偶联葡聚糖分子摄取的透化细胞； （d）不受影响的活细胞。细胞裂解，细胞分离和分子递送的空间范围随着激光脉冲能量的增加而增加。时间分辨成像研究的流体动力学分析表明，与脉冲激光微束引起的空化气泡膨胀相关的最大壁切应力决定了这些区域中每个区域的位置和空间范围，而与激光脉冲能量无关。具体而言，暴露于最大壁切应力τw，最大> 190±20 kPa的细胞立即被溶解，暴露于τw，最大> 18±2kPa的细胞坏死，随后分离。暴露于τw，最大范围在8-18 kPa的细胞是可行的，并成功地被3kDa葡聚糖分子所掩盖。暴露于τw（最大<8±1 kPa）的细胞仍然可以存活，而无需分子递送。这些发现提供了脉冲激光微束诱导的剪切应力与后续细胞结果之间的第一个直接相关性。

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