Development of a portable hypoxia chamber for ultra-high dose rate laser-driven proton radiobiology applications
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Gy/s, and predicted oxygen depletion effects on cellular response can be tested. Access to appropriate experimental enviroments, allowing measurements under controlled oxygenation conditions, is a key requirement for these studies. We report on the development and application of a bespoke portable hypoxia chamber specifically designed for experiments employing laser-driven sources, but also suitable for comparator studies under FLASH and conventional irradiation conditions. MATERIALS AND METHODS: We used oxygen concentration measurements to test the induction of hypoxia and the maintenance capacity of the chambers. Cellular hypoxia induction was verified using hypoxia inducible factor-1α immunostaining. Calibrated radiochromic films and GEANT-4 simulations verified the dosimetry variations inside and outside the chambers. We irradiated hypoxic human skin fibroblasts (AG01522B) cells with laser-driven protons, conventional protons and reference 225 kVp X-rays to quantify DNA DSB damage and repair under hypoxia. We further measured the oxygen enhancement ratio for cell survival after X-ray exposure in normal fibroblast and radioresistant patient- derived GBM stem cells. RESULTS: Oxygen measurements showed that our chambers maintained a radiobiological hypoxic environment for at least 45 min and pathological hypoxia for up to 24 h after disconnecting the chambers from the gas supply. We observed a significant reduction in the 53BP1 foci induced by laser-driven protons, conventional protons and X-rays in the hypoxic cells compared to normoxic cells at 30 min post-irradiation. Under hypoxic irradiations, the Laser-driven protons induced significant residual DNA DSB damage in hypoxic AG01522B cells compared to the conventional dose rate protons suggesting an important impact of these extremely high dose-rate exposures. We obtained an oxygen enhancement ratio (OER) of 2.1 ± 0.1 and 2.5 ± 0.1 respectively for the AG01522B and patient-derived GBM stem cells for X-ray irradiation using our hypoxia chambers. CONCLUSION: We demonstrated the design and application of portable hypoxia chambers for studying cellular radiobiological endpoints after exposure to laser-driven protons at ultra-high dose, conventional protons and X-rays. Suitable levels of reduced oxygen concentration could be maintained in the absence of external gassing to quantify hypoxic effects. The data obtained provided indication of an enhanced residual DNA DSB damage under hypoxic conditions at ultra-high dose rate compared to the conventional protons or X-rays.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».