Significance: Decreasing the oxygen consumption rate (OCR) of tumor cells is a powerful method for ameliorating tumor hypoxia. However, quantifying the change in OCR is challenging in complex experimental systems. Aim: We present a method for quantifying the OCR of two tumor cell lines using oxygen-sensitive dual-emissive boron nanoparticles (BNPs). We hypothesize that our BNP results are equivalent to the standard Seahorse assay. Approach: We quantified the spectral emissions of the BNP and accounted for external oxygen diffusion to quantify OCR over 24 h. The BNP-computed OCR of two breast cancer cell lines, E0771 and 4T07, were compared with their respective Seahorse assays. Both cell lines were also irradiated to quantify radiation-induced changes in the OCR. Results: Using a Bland–Altman analysis, our BNPs OCR was equivalent to the standard Seahorse assay. Moreover, in an additional experiment in which we irradiated the cells at their 50% survival fraction, the BNPs were sensitive enough to quantify 24% reduction in OCR after irradiation. Conclusions: Our results conclude that the BNPs are a viable alternative to the Seahorse assay for quantifying the OCR in cells. The Bland–Altman analysis showed that these two methods result in equivalent OCR measurements. Future studies will extend the OCR measurements to complex systems including 3D cultures and in vivo models, in which OCR measurements cannot currently be made.

中文翻译：

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双发射、氧传感硼纳米粒子量化乳腺癌细胞的耗氧率

意义：降低肿瘤细胞的氧消耗率（OCR）是改善肿瘤缺氧的有效方法。然而，在复杂的实验系统中量化 OCR 的变化是具有挑战性的。目的：我们提出了一种使用氧敏感双发射硼纳米粒子 (BNP) 量化两种肿瘤细胞系 OCR 的方法。我们假设我们的 BNP 结果与标准 Seahorse 检测结果相同。方法：我们量化了 BNP 的光谱发射，并考虑了外部氧气扩散以量化 24 小时内的 OCR。将两种乳腺癌细胞系 E0771 和 4T07 的 BNP 计算的 OCR 与其各自的 Seahorse 检测进行比较。还对两种细胞系进行了辐照，以量化辐射引起的 OCR 变化。结果：使用 Bland-Altman 分析，我们的 BNPs OCR 相当于标准的 Seahorse 检测。此外，在另一个实验中，我们以 50% 的存活率照射细胞，BNP 足够敏感，可以量化照射后 OCR 降低 24%。结论：我们的结果得出结论，BNP 是用于量化细胞中 OCR 的 Seahorse 测定的可行替代方案。Bland-Altman 分析表明，这两种方法的 OCR 测量结果相当。未来的研究将 OCR 测量扩展到复杂的系统，包括 3D 培养和体内模型，其中目前无法进行 OCR 测量。我们的结果得出结论，BNP 是 Seahorse 测定法的可行替代方案，用于量化细胞中的 OCR。Bland-Altman 分析表明，这两种方法的 OCR 测量结果相当。未来的研究将 OCR 测量扩展到复杂的系统，包括 3D 培养和体内模型，其中目前无法进行 OCR 测量。我们的结果得出结论，BNP 是 Seahorse 测定法的可行替代方案，用于量化细胞中的 OCR。Bland-Altman 分析表明，这两种方法的 OCR 测量结果相当。未来的研究将 OCR 测量扩展到复杂的系统，包括 3D 培养和体内模型，其中目前无法进行 OCR 测量。