405 nmの光への曝露と光開始剤リチウムフェニル（2,4,6-トリメチルベンゾイル）ホスフィン酸は、哺乳類細胞に細胞毒性が、細菌の逆変異アッセイではない変異原性である

The Photoinitiator Lithium Phenyl (2,4,6-Trimethylbenzoyl) Phosphinate with Exposure to 405 nm Light Is Cytotoxic to Mammalian Cells but Not Mutagenic in Bacterial Reverse Mutation Assays.

• Alexander K Nguyen
• Peter L Goering
• Rosalie K Elespuru
• Srilekha Sarkar Das
• Roger J Narayan

抄録

リチウムフェニル（2,4,6-トリメチルベンゾイル）ホスフィネート（LAP）は、光曝露時にフリーラジカル鎖重合を開始するために使用されるフリーラジカル光開始剤であり、ゼラチンメタクリロイル（GelMA）と組み合わせて、バイオプリントで使用されるフォトポリマーを製造するために使用される。バイオプリンティング条件下で生成されるフリーラジカルは、潜在的に細胞毒性や突然変異原性がある。これらの光生成フリーラジカルは反応性が高いが短命であるため、毒性評価は光照射で行う必要がある。本研究では、LED光源からの9.6 mW/cm 405 nmの光に10分間曝露することで、10 wt% GelMAと3.4 mmol/L以上のLAPが完全に架橋され、その後の細胞毒性と突然変異原性の評価に使用された条件であることを光細胞学的に判断した。これらの条件は、リチウム毒性の影響を受けやすい細胞型である M-1 マウス腎臓集 団管細胞に対して細胞毒性を示した。17 mmol/L (0.5 wt %)以下のLAPに光を照射しても細胞毒性はなかったが、3.4 mmol/L以上のLAPと光を同時に照射した場合には細胞毒性があった。評価された LAP および/または光への暴露は、TA98、TA100 および WP2 uvrA 株を用いた細菌の逆突然変異アッセイでは、いかなる条件でも突然変異原性を示しませんでした。これらのデータは、LAPと光励起LAPから生成されたフリーラジカルの組み合わせが細胞毒性を有することを示しているが、典型的なバイオプリンティング条件下の細菌では突然変異原性は観察されなかった。

Lithium phenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphinate (LAP) is a free radical photo-initiator used to initiate free radical chain polymerization upon light exposure, and is combined with gelatin methacryloyl (GelMA) to produce a photopolymer used in bioprinting. The free radicals produced under bioprinting conditions are potentially cytotoxic and mutagenic. Since these photo-generated free radicals are highly-reactive but short-lived, toxicity assessments should be conducted with light exposure. In this study, photorheology determined that 10 min exposure to 9.6 mW/cm 405 nm light from an LED light source fully crosslinked 10 wt % GelMA with >3.4 mmol/L LAP, conditions that were used for subsequent cytotoxicity and mutagenicity assessments. These conditions were cytotoxic to M-1 mouse kidney collecting duct cells, a cell type susceptible to lithium toxicity. Exposure to ≤17 mmol/L (0.5 wt %) LAP without light was not cytotoxic; however, concurrent exposure to ≥3.4 mmol/L LAP and light was cytotoxic. No condition of LAP and/or light exposure evaluated was mutagenic in bacterial reverse mutation assays using strains TA98, TA100 and WP2 uvrA. These data indicate that the combination of LAP and free radicals generated from photo-excited LAP is cytotoxic, but mutagenicity was not observed in bacteria under typical bioprinting conditions.