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Photobiomodulation of human osteoblast-like cells in vitro by low-intensity-pulsed LED light.
FEBS Open Bio ( IF 2.8 ) Pub Date : 2020-05-28 , DOI: 10.1002/2211-5463.12877 Nahum Rosenberg 1 , Raya Gendelman 1 , Nesreen Noofi 1
FEBS Open Bio ( IF 2.8 ) Pub Date : 2020-05-28 , DOI: 10.1002/2211-5463.12877 Nahum Rosenberg 1 , Raya Gendelman 1 , Nesreen Noofi 1
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Visible light irradiation is an emerging area in regenerative medicine research. We hypothesized that low‐intensity‐pulsed LED light irradiance may exert photobiomodulatory effects on cultured osteoblast‐like cells. To test this hypothesis, we investigated cell proliferation and markers of cell maturation and metabolic activity following pulsed LED irradiance. Monolayer explant cultures of human osteoblast‐like cells were exposed four times in 24‐h intervals to 2 min of pulsed white LED irradiance of 2.4–2.5 mW·cm−2 and its different spectra of 0.2–0.5 mW·cm−2 (frequency range of 10–40 Hz). Cell proliferation was estimated from microscopic cell counting and cell death by lactate dehydrogenase activity in culture media (measured by a colorimetric method). The early markers of osteoblast maturation and metabolic activity, that is, cellular alkaline phosphatase activity and osteocalcin content, were measured using a colorimetric method and ELISA, respectively. Irradiance of 40 Hz caused the highest increase in cell number (P < 0.01). Osteocalcin content in cells decreased following 40 Hz and 10 Hz irradiance (P < 0.05). The 40 Hz blue range irradiance (diffuse transmittance 420–580 nm, maximal cell irradiance 0.5 mW·cm−2) caused a decrease in alkaline phosphatase cellular activity (P < 0.001) and an increase in media osteocalcin content (P < 0.05). The 40 Hz green range (diffuse transmittance 560–650 nm, maximal cell irradiance 0.4 mW·cm−2) irradiance caused an increase in the number of cells and in cell death. In summary, pulsed (40 Hz) white light irradiance has photomodulatory effects, with its green range spectrum affecting cell proliferation and cell death, and its blue range spectrum affecting cellular maturation and metabolism. The results indicate a low‐intensity threshold of photobiomodulation of osteoblast‐like cells in vitro.
中文翻译：
通过低强度脉冲 LED 光在体外对人成骨细胞样细胞进行光生物调节。
可见光照射是再生医学研究的一个新兴领域。我们假设低强度脉冲 LED 光辐照可能对培养的成骨细胞样细胞产生光生物调节作用。为了验证这一假设，我们研究了脉冲 LED 辐照后细胞增殖和细胞成熟和代谢活动的标志物。人成骨细胞样细胞的单层外植体培养物以 24 小时为间隔暴露于 2 分钟脉冲白光 LED 辐照度 2.4-2.5 mW·cm -2及其不同光谱 0.2-0.5 mW·cm -2（频率10–40 Hz 的范围）。细胞增殖通过显微细胞计数和乳酸脱氢酶的细胞死亡来估计培养基中的活性（通过比色法测量）。分别使用比色法和ELISA测量成骨细胞成熟和代谢活性的早期标志物，即细胞碱性磷酸酶活性和骨钙素含量。40 Hz 的辐照度导致细胞数量的最大增加（P < 0.01）。细胞中骨钙素含量在 40 Hz 和 10 Hz 辐照后降低（P < 0.05）。40 Hz 蓝色范围辐照度（漫透射率 420–580 nm，最大细胞辐照度 0.5 mW·cm -2）导致碱性磷酸酶细胞活性降低（P < 0.001）和培养基增加骨钙素含量（P < 0.05）。40 Hz 绿色范围（漫透射率 560–650 nm，最大细胞辐照度 0.4 mW·cm -2）辐照导致细胞数量增加和细胞死亡。总之，脉冲 (40 Hz) 白光辐照具有光调节作用，其绿色光谱影响细胞增殖和细胞死亡，其蓝色光谱影响细胞成熟和代谢。结果表明体外成骨细胞样细胞的光生物调节的低强度阈值。
更新日期：2020-05-28
中文翻译：
通过低强度脉冲 LED 光在体外对人成骨细胞样细胞进行光生物调节。
可见光照射是再生医学研究的一个新兴领域。我们假设低强度脉冲 LED 光辐照可能对培养的成骨细胞样细胞产生光生物调节作用。为了验证这一假设，我们研究了脉冲 LED 辐照后细胞增殖和细胞成熟和代谢活动的标志物。人成骨细胞样细胞的单层外植体培养物以 24 小时为间隔暴露于 2 分钟脉冲白光 LED 辐照度 2.4-2.5 mW·cm -2及其不同光谱 0.2-0.5 mW·cm -2（频率10–40 Hz 的范围）。细胞增殖通过显微细胞计数和乳酸脱氢酶的细胞死亡来估计培养基中的活性（通过比色法测量）。分别使用比色法和ELISA测量成骨细胞成熟和代谢活性的早期标志物，即细胞碱性磷酸酶活性和骨钙素含量。40 Hz 的辐照度导致细胞数量的最大增加（P < 0.01）。细胞中骨钙素含量在 40 Hz 和 10 Hz 辐照后降低（P < 0.05）。40 Hz 蓝色范围辐照度（漫透射率 420–580 nm，最大细胞辐照度 0.5 mW·cm -2）导致碱性磷酸酶细胞活性降低（P < 0.001）和培养基增加骨钙素含量（P < 0.05）。40 Hz 绿色范围（漫透射率 560–650 nm，最大细胞辐照度 0.4 mW·cm -2）辐照导致细胞数量增加和细胞死亡。总之，脉冲 (40 Hz) 白光辐照具有光调节作用，其绿色光谱影响细胞增殖和细胞死亡，其蓝色光谱影响细胞成熟和代谢。结果表明体外成骨细胞样细胞的光生物调节的低强度阈值。
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