CN110494165A - 使用自生物光子组合物或生物光子系统产生和发射的荧光进行生物过程的光生物调控的方法 - Google Patents

Abstract

根据各个方面，本技术提供了从生物光子组合物或系统产生和发射的荧光的用途，其中所述荧光由在所述组合物或系统中发现的一种或多种光吸收分子的诱导产生，其中所述发射的荧光到达细胞或组织以调控所述细胞或组织内的一种或多种生物过程。

Description

使用自生物光子组合物或生物光子系统产生和发射的荧光进 行生物过程的光生物调控的方法

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年1月27日提交的美国临时专利申请62/451,509的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

发明领域

本技术一般涉及利用通过诱导生物光子系统产生的荧光的方法。产生的荧光可用于调控细胞过程，包括用于细胞或组织中一种或多种生物过程的光生物调控(photobiomodulation)。本技术一般还涉及用荧光实现一种或多种生物过程的光生物调控的方法。本技术进一步一般涉及使用包含一种或多种光吸收分子的光活化生物光子系统产生和发射的荧光来实现一种或多种生物过程的光生物调控的方法。

发明背景

光是生物体在多种生物过程如光合作用和视觉中使用的主要能量来源，并且它被特化细胞或其他结构如视杆、视锥和视网膜神经节细胞、质体和光感受器天线感测。生物医学研究最近显示了光的光子可以被传统上认为是非光敏组织和细胞(例如皮肤细胞)感知。内源性生物成分如黄素、类胡萝卜素和血红素能够感知光子并代表较大的光感受器分子的光反应位点。其他光感受器包括细胞色素c氧化酶、隐花色素和视蛋白家族蛋白，它们在不同细胞类型中广泛表达。

使用可见光通过光物理事件触发非热、非细胞毒性生物反应的可能性已经定义为光生物调控。已经在几种组织和细胞类型中探索了使用非相干光的光生物调控的生理学和随后的处理效果。

鉴于此，本领域需要开发用于诱导生物过程和系统的光生物调控的方法，其中可以通过对细胞或组织应用具有非损伤性低水平能量的光来刺激此类光生物调控，其中所述光从包含一种或多种光吸收分子的生物光子组合物或系统产生和发射，所述一种或多种光吸收分子经诱导以产生和发射此类光，因此可以使用该光来调控靶细胞或组织中的生物过程或系统。

发明概述

根据各个方面，本技术提供了从生物光子组合物或系统产生和发射的荧光的用途，其中所述荧光由组合物或系统中发现的一种或多种光吸收分子的诱导产生，其中所述发射的荧光到达细胞或组织以调控所述细胞或组织内的一种或多种生物过程。

根据各个方面，本技术提供了从生物光子组合物或系统产生和发射的荧光的用途，其中所述荧光由组合物或系统中发现的一种或多种光吸收分子的诱导产生，其中将发射的荧光应用到细胞或组织以调控所述细胞或组织内的目标生物过程。

根据各个方面，本技术提供了从光吸收分子的组合产生和发射的荧光的用途，其中所述发射的荧光到达细胞或组织以调控所述细胞或组织内的生物过程。

根据各个方面，本技术提供了使用从包含一种或多种光吸收分子的生物光子组合物或系统发射的荧光来调控靶细胞或组织中的生物过程的方法。在一些方面，该方法包括鉴定待调控的靶细胞或组织中的生物过程；将包含一种或多种光吸收分子的生物光子组合物或系统应用于靶细胞或组织；诱导从所述一种或多种光吸收分子发射具有特定光谱发射性质的荧光；将所述靶细胞或组织暴露于具有特定光谱特性的发射荧光；其中所述靶细胞或组织暴露于发射的荧光调控靶细胞或组织中的生物过程。

附图简述

图1A-1B是根据本技术的一个实施方案的多LED灯系统(“S-LED”)的图，所述系统被构建为具有的发射能级和发射光谱与由于自包含多LED蓝光灯(“B-LED”)和包含光吸收分子的生物光子组合物(本文中称为“生物光子组合物A”或“BPC-A”)的生物光子系统的荧光诱导和发射产生的那些相同或基本相同。

图2的图显示了用多LED蓝光灯(B-LED)照射BPC-A后根据本技术的一个实施方案的生物光子系统的光谱发射相对于来自表示为S-LED的多LED的系统的光谱发射。

图3的图显示了与DHF在其暴露于自S-LED(左侧第三个柱形)发射的光后的总胶原产生相比，用多LED蓝光灯B-LED照射以诱导BPC-A(左侧第二个柱形)的光吸收分子产生荧光后从生物光子组合物BPC-A发射的荧光处理后皮肤人成纤维细胞(“DHF”)的总胶原产生(相对于对照的总胶原产生：未处理的DHF细胞)。在不同的实验中，评估暴露于来自B-LED灯的光的DHF细胞的总胶原产生，并且在最右边的柱形中显示了结果。

图4的图显示了如图3所述的皮肤人成纤维细胞的总胶原产生，其中DHF细胞未接受IFN-γ刺激(左侧四个柱形)或接受IFN-γ刺激(四个右侧柱形)，以及它们在培养物中的生长和在通过用B-LED灯照射诱导的自BPC-A发射的荧光处理之前；或者用自S-LED灯发射的光处理；或者仅用B-LED照射后。

图5A的图显示了在指定的处理(无IFN-γ刺激)后由皮肤人成纤维细胞中的LDH活性测量的细胞毒性水平。

图5B的图显示了在指定的处理(有或没有IFN-γ刺激)后由皮肤人成纤维细胞中的LDH活性测量的细胞毒性水平。

图6的图显示了如指示的那样处理的DHF中TNF-αmRNA总表达水平。续：2分钟照射；分级：1分钟照射，然后1分钟中断，然后照射1分钟。

图7A是实施例4中定义的实验组的示意图。

图7B的图A、图B、图C和图D是经受指定处理的人主动脉内皮细胞(HAEC)的图：未处理的CTRL(左上图)；通过从BPC-B(左下图)发射的荧光处理的阳性CTRL(VEGF 30ng/ml)(右上图)；和仅来自多LED灯的灯(右下图)。

图7C的图显示了源自荧光处理的DHF的条件化培养基对人主动脉内皮细胞的管形成的影响。

发明详述

以下更详细地解释本技术。该描述并非旨在作为可以实现该技术的所有不同方式，或者可以添加到本技术的所有特征的详细目录。例如，关于一个实施例方案阐述的特征可以并入其他实施方案中，并且可以从该实施方案中删除关于具体实施方案阐述的特征。另外，对本文提出的各种实施方案的许多变化和添加鉴于本公开对于本领域技术人员是明显的，其不脱离本技术。因此，以下说明书旨在说明本技术的一些具体实施方案，而不是穷举地指定其所有排列、组合和变化。

如本文所用，单数形式“一种”、“一个”和“该/所述”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。

术语“约”在本文中明确使用或不使用，本文给出的每个数量意图表示实际给定值，并且其还意图指基于本领域普通技术可合理推断的此类给定值的近似值，包括由于此类给定值的实验和/或测量条件而产生的等同物和近似值。

表述“和/或”在本文中使用时视为具体公开两个规定特征或组分中的每个，具有或不具有另一个。例如，“A和/或B”视为(i)A、(ii)B和(iii)A和B中的每个的具体公开，就像每个在本文中个别列出一样。

如本文所用，术语“生物光子”指在生物学相关背景下光子的产生、操作、检测和应用。换言之，生物光子组合物主要由于光子的产生和操作而发挥其生理作用。“生物光子组合物”是如本文所述的组合物，其可以通过光活化以产生用于生物学相关应用的光子。

本技术源于发明人进行的研究，该研究的目的是比较以下光发射系统对生物过程调控的影响：

i)由如本文所定义并且包含一种或多种光吸收分子的生物光子组合物或系统发射的荧光。其中，在由光源(例如，具有波长范围和能量容量以诱导一种或多种光吸收分子的激发的多LED蓝光灯)照射时，一种或多种光吸收分子以荧光形式释放能量，随后从生物光子组合物或系统发射所述荧光；与

ii)由光源发射的非荧光的光，所述光源设计和构建成具有模拟或涵盖与从生物光子组合物或系统发射的荧光相同的能量和发射光谱的照射输出。此种非荧光光源由发光二极管(LED)系统构建，并且在本文中称为“S-LED光源”。

令人惊讶的是，发明人已经发现了即使由人工S-LED光源发射的非荧光的光拥有由一种或多种光吸收分子发射的荧光的一些性质，从一种或多种光吸收分子的诱导(光活化)产生的荧光比由人工光源发射的非荧光的光在调控特定生物过程中更有效。

发明人的这些发现指示从诱导的(光活化的)生物光子组合物或系统发射的荧光具有对调控生物过程重要的某些性质。

如本文所用，术语“光生物调控”指在可见光和红外光谱中利用非电离形式的光源(包括激光、发光二极管(LED)和宽带光)的光疗法的形式。它是一种涉及内源性光吸收分子的非热过程，所述内源性光吸收分子在各种生物学尺度上引发光物理(即线性和非线性)和光化学事件。

如本文所用，表述“光吸收分子”、“光可活化剂”、“光活化剂”和“发色团”在本文中可互换使用，并且指当通过光照射接触时能够吸收光的分子。光吸收分子容易经历光激发，然后可以将其能量转移到其他分子或作为光发射。光吸收分子可以是合成的光吸收分子，如小分子，或者可以是天然存在的光吸收分子，其也可以是小分子或生物分子或其亚基，如蛋白质或肽或其亚基，其包含比肽更短的氨基酸序列。

在一些实施方案中，本技术的光吸收分子在可见光谱范围内的波长下吸收，例如在约380至约800nm，如约380至约700nm，或约380至约600nm的波长。

在一些实施方案中，光吸收分子在约200nm至约800nm，例如约200nm至约700nm，约200nm至约600nm，或约200nm至约500nm波长下吸收。

在一些实施方案中，光吸收分子在约200nm至约600nm的波长下吸收。

在一些实施方案中，光吸收分子吸收波长为约200nm至约300nm，约250nm至约350nm，约300nm至约400nm，约350nm至约450nm的光，约400nm至约500nm，约400nm至约600nm，约450nm至约650nm，约600nm至约700nm，约650nm至约750nm，或约700nm至约800nm的光。

在一些实施方案中，本技术的光吸收分子在应用光时经历部分或完全的光漂白。光漂白是指光吸收分子的光化学破坏，其通常可表征为视觉上的颜色损失或荧光损失。本领域技术人员将理解，特定光吸收分子的光学性质可以根据光吸收分子的周围介质而变化。

在一些情况下，不同光吸收分子的组合可以通过组合的光吸收分子增加光吸收并增强吸收和光生物调控选择性。这创建了产生新的光敏性和/或选择性光吸收分子混合物以用于本技术的背景中的多种可能性。

在一些实施方案中，选择构成本技术的生物光子组合物或系统的光吸收分子，使得它们在光活化或光生物调控时发射的荧光在以下一种或多种内:绿色、黄色、橙色、红色和电磁谱的红外部分，例如具有约490nm至约800nm范围内的峰值波长。

在一些实施方案中，从本技术的生物光子组合物或系统发射的荧光具有0.005mW/cm²至约10mW/cm²或约0.5mW/cm²至约5mW/cm²的功率密度。

可以部分构成本发明技术的生物光子组合物或系统的光吸收分子的实例包括口占吨(xant hene)衍生物、偶氮染料、生物染料、类胡萝卜素和叶绿素染料。口占吨基团由三个亚组组成：a)芴；b)荧光酮；和c)rhodoles。芴基团包含派罗宁(pyronines)(例如派罗宁Y和B)和罗丹明(例如罗丹明B、G和WT)。荧光酮基团包括荧光素染料和荧光素衍生物。荧光素是通常用于显微术的荧光团，其具有约494nm的吸收最大值和约521nm的发射最大值。荧光素的二钠盐称为D&C Yellow 8。

可以部分构成本技术的生物光子组合物或系统的光吸收分子的其他实例包括曙红(Eosin)分子组。曙红Y(四溴荧光素、酸性红87、D&C Red 22)，具有约514至约518nm的吸收最大值的荧光化合物，其使细胞的胞质、胶原、肌纤维和红细胞染成强烈的红色；和曙红B(酸性红91、曙红猩红(eosin scarlet)、二溴二硝基荧光素)，具有与曙红Y相同的染色特征。曙红Y和曙红B统称为“曙红”，并且术语“曙红”的使用指曙红Y、曙红B或两者的混合物。曙红Y、曙红B或两者的混合物可以由于它们对所使用的光谱的敏感性而得到使用：广谱蓝光、蓝至绿光和绿光。Phloxine B(2,4,5,7四溴-4,5,6,7,四氯荧光素、D&C Red 28、酸性红92)是荧光素的红色染料衍生物，其用于通过光氧化对废水进行消毒和解毒。它具有535-548nm的吸收最大值。

赤藓红B，或简称赤藓红或赤鲜红(酸性红51，四碘荧光素)是一种具有水溶液中的最大吸光度524-530nm的樱桃粉红色的煤基氟食品染料。它受光降解作用。

Rose Bengal(4,5,6,7四氯2,4,5,7-四碘荧光素，酸性红94)是一种具有吸收最大值544-549nm的亮淡蓝色-粉红色荧光素衍生物。

红汞(Merbromine)(汞溴红)是一种具有吸收最大值508nm的荧光素有机汞二钠盐。

偶氮(或重氮)染料共享N-N基团，称为偶氮基团，包括甲基紫，中性红，对位红(色素红1)、苋菜红(Azorubine S)、淡红A(Carmoisine)(偶氮玉红、食品红3、酸性红14)，allura red AC(FD&C 40)、酒石黄(FD&C Yellow 5)、orange G(酸性橙10)、Ponceau 4R(食品红7)，甲基红(酸性红2)和紫脲酸铵-红紫酸铵。

生物染料包括但不限于：番红(saffranin)(番红0，碱性红2)是偶氮染料，品红(fuchsin)(碱性或酸性)(盐酸玫瑰苯胺(rosaniline hydrochloride))是一种具有540-555nm的吸收最大值的品红生物染料；3,3'-二己基羰花青碘化物(DiOC6)、胭脂红酸(酸性红4，天然红4)、吲哚菁绿(ICG)。

类胡萝卜素染料包括藏红花红(saffron red)粉末。藏红花含有超过150种不同的化合物，其中许多是类胡萝卜素：芒果藏红花原色素(mangicrocin)、reaxanthine、番茄红素和各种α和β-胡萝卜素。

叶绿素染料的实例包括但不限于叶绿素a、叶绿素b、油溶性叶绿素、细菌叶绿素a、细菌叶绿素b、细菌叶绿素c、细菌叶绿素d、原叶绿素、原叶绿素a、两亲性叶绿素衍生物1和两亲性叶绿素衍生物2。

可以部分构成本技术的生物光子组合物或系统的光吸收分子的进一步实例：酸性黑1、酸性蓝22、酸性蓝93、酸性品红、酸性绿、酸性绿1、酸性绿5、酸性洋红、酸性橙10、酸性红26、酸性红29、酸性红44、酸性红51、酸性红66、酸性红87、酸性红91、酸性红92、酸性红94、酸性红101、酸性红103、酸性品红(Acid roseine)、酸性品红(Acid rubin)、酸性紫19、酸性黄1、酸性黄9、酸性黄23、酸性黄24、酸性黄36、酸性黄73、酸性黄S、吖啶橙、吖啶黄素、阿尔新蓝、阿尔新黄、醇溶曙红、茜素、茜素蓝2RC、茜素卡红、茜素花青BBS、茜素花青R、茜素红S、茜素红紫、试铝灵(Aluminon)、酰胺黑(Amido black)10B、氨基黑(Amidoschwarz)、苯胺蓝WS、蒽蓝SWR、金胺O、Azocannine B、偶氮卡红G、偶氮重氮(Azoic diazo)5、偶氮重氮48、天蓝A、天蓝B、天蓝C、碱性蓝8、碱性蓝9、碱性蓝12、碱性蓝15、碱性蓝17、碱性蓝20、碱性蓝26、碱性棕1、碱性品红、碱性绿4、碱性橙14、碱性红2(Saffranin O)、碱性红5、碱性红9、碱性紫2、碱性紫3、碱性紫4、碱性紫10、碱性紫14、碱性黄1、碱性黄2、比布里希猩红、俾斯麦棕Y、亮结晶猩红6R、钙红、胭脂红、胭脂红酸(酸性4)、天青石蓝B、中国蓝、虫红、天青石蓝(Coelestine Blue)、铬紫CG、铬变素2R、铬花青R、刚果科林斯红(Congo corinth)、刚果红、棉染蓝、棉红、藏红猩红(Croceine scarlet)、藏花素、结晶丽春红6R、结晶紫、大丽紫、金刚绿B、DiOC6、直接靛兰14、直接蓝58、直接红、直接红10、直接红28、直接红80、直接黄7、曙红B、蓝色曙红、曙红、曙红Y、黄色曙红、Eosinol、伊利石榴红B、铬花青R、赤藓红B、乙基曙红、乙基绿、乙基紫、伊文思蓝、坚牢蓝B、坚牢绿FCF、坚牢红B、坚牢黄、荧光黄、食品绿3、焦酚酞、加拉明蓝、倍花青、龙胆紫、氧化苏木精、苏木精、苏木紫、日光坚牢品红BBL、甲蓝、苏木因、苏木精、苏木紫、霍夫曼紫、皇家红、吲哚菁绿、阿利新蓝、阿利新蓝1、阿利新黄1、INT、洋红、胭脂酮酸、Kernechtrot、紫胶、紫胶酸、劳思氏紫、淡绿、丽丝胺绿SF、Luxol坚牢蓝、品红0、品红I、品红II、品红III、孔雀绿、曼彻斯特棕、马休黄、汞溴红、红汞、酸性间胺黄、亚甲基天蓝A、亚甲基天蓝B、亚甲基天蓝C、亚甲基蓝、甲基蓝、甲基绿、甲基紫、甲基紫2B、甲基紫10B、媒介蓝3、媒介蓝10、媒介蓝14、媒介蓝23、媒介蓝32、媒介蓝45、媒介红3、媒介红11、媒介紫25、媒介紫39、萘酚蓝黑、萘酚绿B、萘酚黄S、天然黑1、天然红、天然红3、天然红4、天然红8、天然红16、天然红25、天然红28、天然黄6、NBT、天然红、新品红、尼亚加拉蓝3B、夜蓝、尼罗蓝、尼罗蓝A、尼罗红(Nile blue oxazone)、硫酸尼罗蓝、尼罗红、硝基BT、硝基蓝四唑、核坚牢红、油红O、橙G、地衣红、副品红、荧光桃红B、藻胆素、藻青素、藻红素。藻红蓝蛋白(PEC)、酞菁、苦味酸、丽春红2R、丽春红6R、丽春红B、二甲苯胺丽春红、丽春红S、报春花、红紫素、派若宁B、派若宁G、派若宁Y、罗丹明B、玫瑰苯胺、玫瑰红、藏红、番红精O、猩红R、猩红、猩红R、紫胶、天狼猩红F3B、砂罗铬花青R、可溶蓝、溶剂黑3、溶剂蓝38、溶剂红23、溶剂红24、溶剂红27、溶剂红45、溶剂黄94、醇溶曙红、苏丹III、苏丹IV、苏丹黑B、硫黄S、瑞士蓝、酒石黄、硫黄素S、硫黄素T、劳氏紫、甲苯胺蓝、甲苯胺红、苯胺黄G、吖啶黄、锥虫蓝、荧光素钠(Uranin)、维多利亚蓝4R、维多利亚蓝B、维多利亚绿B、水溶蓝I、水溶曙红、二甲苯胺丽春红或黄色曙红。

在一些实施方案中，通过从具有光生物调控作用的光吸收分子发射荧光创建的光具有低能量，如表1中所概述。

表1：从光吸收分子发射的荧光能量的实例

时间(min)	Φ<sub>400nm to 540</sub>[W/m<sup>2</sup>]	Φ<sub>540nm to 660</sub>[W/m<sup>2</sup>]
			0min	40.8	0.150
5min	48.0	0.119
			10min	57.2	0.098
15min	63.7	0.079
			18min	65.6	0.073

关于可以部分构成本技术的生物光子组合物或系统的光吸收分子，其中此类光吸收分子源自天然存在来源并因此光吸收分子可以称为“天然光吸收分子”，此类光吸收分子来源包括但不限于植物来源、动物来源、两栖动物来源、真菌来源、藻类来源、海洋或陆地微生物来源、或海洋或陆地无脊椎动物来源。

在本技术的一些实施方案中，关于植物来源的光吸收分子，植物来源的光吸收分子获自植物提取物，例如但不限于以下各项的提取物：咖啡豆、绿茶叶、蓝莓、酸果蔓、越橘、阿萨伊浆果(acai berries)、枸杞莓、黑莓、覆盆子、葡萄、草莓、柿子、石榴、越橘、熊果、桑椹、越橘、野樱桃、沙棘浆果、枸杞莓、酸樱桃、猕猴桃(kiwi)、李子、杏、苹果、香蕉、浆果(berry)、黑莓、蓝莓、樱桃、酸果蔓、醋栗(currant)、青梅、葡萄、葡萄柚、醋栗(gooseberry)、柠檬、蜜桔、甜瓜、橙、梨、桃、菠萝、李子、覆盆子、草莓、甜樱桃、西瓜和野草莓。在一些实施方案中，植物来源的光吸收分子获自树，包括例如红杉、沿海红木、狐尾松(bristlecone pine)、桦树和雪松。

在其它实施方案中，植物来源的光吸收分子获自多叶或色拉蔬菜[例如，苋菜(繁穗苋(Amaranthus cruentus))、芝麻菜(芸芥(Eruca sativa))、甜菜叶(Beet greens)(甜菜(Beta vulgaris subsp.vulgaris))、苦叶(Bitterleaf)(非洲斑鸠菊(Vernoniacalvoana)、小白菜(Bok choy；Brassica rapa Chinensis group)、西洋菜台(BroccoliRabe)(芜菁Brassica rapa subsp.rapa))、抱子甘蓝(Brussels sprout)(甘蓝(Brassicaoleracea Gemmifera group)、洋白菜(cabbage)(卷心菜(Brassica oleracea Capitatagroup)、猫耳菊(Catsear)(猫儿菊(Hypochaeris radicata))、芹菜(旱芹(Apiumgraveolens))、莴笋(Celtuce；Lactuca sativa var.asparagina)、锡兰菠菜(Ceylonspinach)(落葵(Basella alba))、厚皮菜(Chard)(甜菜cicla栽培种(Beta vulgarisvar.cicla)、驱虫苋(Chaya)(树菠菜(Cnidoscolus aconitifoliussubsp.aconitifolius))、繁缕(Chickweed)(繁缕属(Stellaria))、菊苣(Chicory；Cichorium intybus)、大白菜(Brassica rapa Pekinensis group)、冬寒菜(ChineseMallow)(野葵(Malva verticillata))、菊花叶(Chrysanthemum leaves)(茼蒿(Chrysanthemum coronarium))、羽衣甘蓝(Collard greens)(甘蓝(Brassicaoleracea))、玉米色拉(Corn salad)(莴苣缬草(Valerianella locusta))、水芹(Cress)(家独行菜(Lepidium sativum))、蒲公英(Dandelion)(西洋蒲公英(Taraxacumofficinale))、苦苣(Endive)(菊苣(Cichorium endivia))、土荆芥(土荆芥(Chenopodiumambrosioides))、藜(Fat hen；Chenopodium album)、蕨菜(蕨(Pteridium aquilinum,Athyrium esculentum)、凹槽南瓜(Fluted pumpkin)(南瓜(Telfairia occidentalis))、芝麻菜(芸芥(Eruca sativa))、金色海蓬子(Golden samphire)(旋覆花(Inulacrithmoides))、亨利藜(Good King Henry)(藜菜(Chenopodium bonus-henricus))、大车前(Greater Plantain)(车前草(Plantago major))、芥蓝(Kai-lan)(芜菁(Brassica rapaAlboglabra group))、羽衣甘蓝(Kale,Brassica oleracea Acephala group)、小松菜(Komatsuna)(Brassica rapa Pervidis或Komatsuna group)、库卡菜(kuka)(猴面包树(Adansonia spp.))、拉各斯波洛基菜(Lagos bologi)(人参菜(Talinum fruticosum))、陆生水芹(Land cress)(高地水芹(Barbarea verna))、莴苣(Lettuce,Lactuca sativa))、鱼腥草(Lizard's tail)(蕺菜(Houttuynia cordata))、黄麻(Melokhia)(长蕨黄麻(Corchorus olitorius)、圆果种黄麻(Corchorus capsularis))、日本芜菁(Mizunagreens)(Brassica rapa Nipposinica group)、芥末(白芥子(Sinapis alba))、新西兰菠菜(番杏(Tetragonia tetragonioides))、滨藜属植物(Orache)(榆钱菠菜(Atriplexhortensis))、天神草(Paracress)(桂圆菊(Acmella oleracea))、豌豆苗/叶(豌豆(Pisumsativum))、美洲商陆果(Polk)(垂序商陆(Phytolacca americana))、菊苣(Radicchio,Cichorium intybus)、海茴香(Samphire,Crithmum maritimum))、海甜菜(Sea beet)(甜菜海洋亚种(Beta vulgaris subsp.maritima))、海甘蓝(Seakale,Crambe maritima)、Sierra Leone bologi(野茼蒿(Crassocephalum spp.))、青葙(Soko,Celosia argentea)、酢浆草(Sorrel)(酸模(Rumex acetosa))、菠菜(Spinacia oleracea))、马齿笕(Summerpurslane)(马齿菜(Portulaca oleracea))、唐莴苣(Swiss chard)(甜菜cicla亚种flavescens栽培种(Beta vulgaris subsp.cicla var.flavescens))、塌棵菜(Tatsoi)(Brassica rapa Rosularis group)、芜菁叶(Turnip greens)(Brassica rapa Rapiferagroup)、水田芹(Watercress)(豆瓣菜(Nasturtium officinale))、瓮菜(Water spinach)(蕹菜(Ipomoea aquatica))、冬季马齿苋(Winter purslane)(穿叶春美草(Claytoniaperfoliata))、西洋蓍草(蓍(Achillea millefolium))]；结果和开花植物，如来自树[例如，鳄梨(Avocado；Persea americana)、面包果树(Breadfruit)(面包树(Artocarpusaltilis))]；或者来自一年生或多年生植物[例如，小青南瓜(Acorn squash)(西葫芦(Cucurbita pepo))、亚美尼亚黄瓜(Armenian cucumber,Cucumis melo Flexuosusgroup)、茄子(Aubergine；Solanum melongena)、铃状椒(Bell pepper)(一年生辣椒(Capsicum annuum))、苦瓜(Bitter melon；Momordica charantia)、小雀瓜(Caigua；Cyclanthera pedata)、灯笼果(Cape Gooseberry；Physalis peruviana)、辣椒(Capsicum)(一年生辣椒)、卡宴辣椒(Cayenne pepper)(小米椒(Capsicum frutescens))、佛手瓜(Chayote；Sechium edule)、红辣椒(Chili pepper；Capsicum annuum Longum group)、小西葫芦(Courgette)(西葫芦)、黄瓜(Cucumber；Cucumis sativus)、茄子(Eggplant；Solanum melongena)、丝瓜(Luffa；Luffa acutangula,Luffa aegyptiaca)、黑子南瓜(Malabar gourd；Cucurbita ficifolia)、Parwal(Trichosanthes dioica)、扁圆南瓜(Pattypan squash)(西葫芦)、多年生黄瓜(Perennial cucumber)(红瓜(Cocciniagrandis))、南瓜(Pumpkin)(笋瓜(Cucurbita maxima)，西葫芦)、蛇瓜(Snake gourd；Trichosanthes cucumerina)、南瓜，又称葫芦科蔬菜(marrow)(西葫芦)、甜玉米，又称玉米；又称玉蜀黍(Zea mays)、甜椒(Sweet pepper；Capsicum annuum Grossum group)、Tinda(Praecitrullus fistulosus)、粘果酸浆(Tomatillo)毛酸浆(Physalisphiladelphica)、番茄(Tomato；Lycopersicon esculentum var)、冬瓜(Winter melon；Benincasa hispida)、西印度黄瓜(West Indian gherkin；Cucumis anguria)、绿皮西葫芦(Zucchini)(西葫芦)]；多年生或一年生植物的花芽[例如，朝鲜蓟(Artichoke)(刺菜蓟(Cynara cardunculus，C.scolymus))、绿花椰菜(Broccoli)(甘蓝(Brassica oleracea))、花椰菜(Cauliflower)(甘蓝)、南瓜花(Squash blossoms)(南瓜)；有荚植物[例如，美洲花生(American groundnut)(美洲土栾儿(Apios americana))、赤小豆(Azuki bean)(赤豆(Vigna angularis))、豇豆(Black-eyed pea，Vigna unguiculata subsp.unguiculata)、鹰嘴豆(Chickpea；Cicer arietinum)、菜豆(Common bean；Phaseolus vulgaris)、油椒木(Drumstick,Moringa oleifera)、扁豆(Dolichos bean；Lablab purpureus)、蚕豆(Favabean；Vicia faba)、四季豆(Green bean)(菜豆)、瓜尔豆(Guar；Cyamopsistetragonoloba)、硬皮豆(Horse gram；Macrotyloma uniflorum)、印度豌豆(Indian pea)(草香豌豆(Lathyrus sativus))、小扁豆(Lentil)(兵豆(Lens culinaris))、利马豆(LimaBean)(棉豆(Phaseolus lunatus))、蛾豆(Moth bean)(Vigna acontifolia)、绿豆(Mungbean；Vigna radiata)、秋葵(Okra)(黄秋葵(Abelmoschus esculentus))、豌豆(Pisumsativum)、花生(Arachis hypogaea)、木豆(Pigeon pea；Cajanus cajan)、饭豆(Ricebean，Vigna umbellata)、多花菜豆(Runner bean)(红花菜豆(Phaseolus coccineus))、大豆(Glycine max)、珍珠羽扇豆(Tarwi，tarhui，chocho；Lupinus mutabilis)、尖叶菜豆(Tepary bean；尖叶菜豆)、绿豆(Urad bean，Vigna mungo)、刺毛黧豆(Velvet bean；Mucuna pruriens)、四棱豆(Winged bean；Psophocarpus tetragonolobus)、长豇豆(Yardlong bean；Vigna unguiculata subsp.sesquipedalis)]；球茎和茎菜类植物[例如，芦笋(Asparagus；Asparagus officinalis)、刺菜蓟(Cardoon；Cynara cardunculus)、块根芹(Celeriac；Apium graveolens var.rapaceum)、芹菜(Celery；Apium graveolens)、象蒜(Elephant Garlic，Allium ampeloprasum var.ampeloprasum)、茴香(Florence fennel；Foeniculum vulgare var.dulce)、大蒜(Garlic；Allium sativum)、球茎甘蓝(Kohlrabi；Brassica oleracea Gongylodes group)、Kurrat(Allium ampeloprasum var.kurrat)、韭葱(Leek；Allium porrum)、莲藕(Lotus root；Nelumbo nucifera)、胭脂仙人掌(Nopal；Opuntia ficus-indica)、洋葱(Allium cepa)、山葱(Prussian asparagus,Ornithogalumpyrenaicum)、青葱(Shallot；Allium cepa Aggregatum group)、大葱(Welsh onion；Allium fistulosum)、野韭葱(Wild leek，Allium tricoccum)]；根和块茎菜植物[例如，Ahipa(Pachyrhizus ahipa)、秘鲁胡萝卜(Arracacha；Arracacia xanthorrhiza)、竹笋(Bamboo shoot；Bambusa vulgaris和Phyllostachys edulis)、甜菜根(Beetroot；甜菜(Beta vulgaris subsp.vulgaris))、黑小茴香(Black cumin；Bunium persicum)、牛蒡(Burdock；Arctium lappa)、宽叶慈菇(Broadleaf arrowhead,Sagittaria latifolia)、克美莲(Camas；Camassia)、美人蕉(Canna，Canna spp.)、胡萝卜(Daucus carota)、木薯(Cassava；Manihot esculenta)、甘露子(Chinese artichoke；Stachys affinis)、日本萝卜(Daikon；Raphanus sativus Longipinnatus group)、块茎香豌豆(Earthnut pea；Lathyrus tuberosus)、魔芋(Elephant Foot yam，Amorphophallus paeoniifolius)、野生香蕉(Ensete，Ensete ventricosum)、姜(Ginger，Zingiber officinale)、牛蒡(Gobo，Arctium lappa)、汉堡欧芹(Hamburg parsley，Petroselinum crispum var.tuberosum)、菊芋(Jerusalem artichoke；Helianthus tuberosus)、Emma(冰薯(Pachyrhizuserosus))、欧洲防风(Parsnip；Pastinaca sativa)、锥足草(Pignut；Conopodium majus)、香茶菜(Plectranthus，Plectranthus spp.)、马铃薯(Solanum tuberosum)、草原萝卜(Prairie turnip，Psoralea esculenta)、小红萝卜(Radish；Raphanus sativus)、芜箐甘蓝(Rutabaga；Brassica napus Napobrassica group)、蒜叶婆罗门参(Salsify；Tragopogon porrifolius)、鸦葱(Scorzonera，Scorzonera hispanica)、泽芹(Skirret；Sium sisarum)、甘薯(Sweet Potato或Kumara；Ipomoea batatas)、芋(Taro；Colocasiaesculenta)、朱蕉(Ti；Cordyline fruticosa)、油莎豆(Tigernut；Cyperus esculentus)、芜青(Turnip；Brassica rapa Rapifera group)、乌卢库薯(Ulluco；Ullucus tuberosus)、山葵(Wasabi；Wasabia japonica)、荸荠(Water chestnut；Eleocharis dulcis)、菊薯(Yacon；Smallanthus sonchifolius)、山药(Yam；Dioscorea spp.)]；香料和其他调味料[例如香旱芹(ajowan,Trachyspermum ammi)、多香果(allspice,Pimenta dioica)、芒果(amchur,Mangifera indica)、当归(angelica，Angelica spp.)、大茴香(anise，Pimpinella anisum)、红木(annatto，Bixa orellana)、阿魏(asafoetida，Ferulaasafoetida)、伏牛花(barberry)(小檗(Berberis spp)(多种)和十大功劳(Mahonia spp)(多种))、罗勒(basil,Ocimum spp)、月桂叶(bay leaf)(月桂(Laurus nobilis))、香蜂草(bee balm)(香柠檬(bergamot)、马薄荷(monarda)；马薄荷(Monarda spp.))、黑种草(black cumin,Bunium persicum)、黑酸橙(black lime)(loomi；酸橙(Citrusaurantifolia)),波耳多叶(boldo)(boldina；波耳多树(Peumus boldus))、灌木番茄(bushtomato)(akudjura；Solanum central)、琉璃苣(borage,Borago officinalis)、白菖蒲(calamus，sweet flag；Acorus calamus)、桐树(candlenut，Aleurites moluccana)、葛缕子(caraway，Carum carvi)、小豆蔻(cardamom，Amomum compactum)、刺山柑(capers，Capparis spinosa)、番泻(cassia，Cimmanmomum cassia)、辣椒(cayenne pepper，Capsicum annum)、旱芹(celery，Apium graveolens)、细叶芹(chervil，Anthriscuscerefolium)、菊苣(chicory，Cicorium intybus)、干辣椒(chile/chili/chilli)(例如小米椒)、干辣椒品种(小米椒)、细香葱(chives,Allium odorum,Allium shoenoprasum)、芫荽叶(cilantro,Coriandrum sativum)、桂皮(cinnamon,Cinnamomum zeylanicum；Cinnamomum cassia)、丁香(clove,Syzygium aromaticum)、芫荽子(coriander,Coriandrum sativum)、荜澄茄(cubeb,Piper cubeba)、小茴香子(cumin,Cuminumcyminum)、咖哩叶(curry leaf,kari；Murraya koenigii)、莳萝子(dill,Anethumgraveolens)、接骨木(elder)(接骨木花和接骨木果；西泽接骨木(Sambucus nigra))、土荆芥(epazote,Chenopodium ambrosioides)、茴香(fennel,Foeniculum vulgare)、胡芦巴fenugreek(Trigonella foenum-graecum)、高良姜(Alpinia galangal)、大蒜(Alliumsativum),姜(Zingiber officinale),hoja santa(Piper auritum)、辣根(horseradish,Armoracia rusticana)、海索草(hyssop,Hyssopus officinalis)、牙买加楂棕(jamaicansorrel，Hibiscus sabdariffa)、杜松(juniper,Juniperus communis)、卡菲尔酸橙(kaffir lime,Citrus hystrix)、芥(mustard，Brassica nigra)、红芒果(kokum,Garciniaindica)、熏衣草(lavender,Lavandula angustifolia)、香蜂叶(lemon balm,Melissaofficinalis)、柠檬草(lemon grass,Cymbopogon citrates)、柠檬香桃(lemon myrtle,Backhousia citriodora)、柠檬马鞭草(lemon verbena,Lippia citriodora)、甘草(licorice,Glycyrrhiza glabra)、拉维纪草(lovage,Levisticum officinale)、肉豆蔻(mace，Myristica fragrans))、马哈利樱桃(mahlab,Prunus mahaleb)、马郁兰(marjoram,Majorana hortensis)、洋乳香(mastic,Pistacia lenticus)、天堂椒(melegueta pepper,Aframomum melegueta)、摩洛哥豆蔻(grains of paradise,Aframomum granumparadise)、白苏(mint,Mentha spp.)、山胡椒(mountain pepper,Tasmannialanceolata)、塔斯马尼亚胡椒(Tasmanian pepper,Tasmannia lanceolata)、桃金娘(myrtle，Myrtus communis)、黑种草(nigella,Nigella sativa)、肉豆蔻(nutmeg,Myristica fragrans)、洋葱(Allium cepa)、香菖(orris root,Germanica florentina)、红辣椒(paprika，Capsicum annuum)、欧芹(Petroselinum crispum)、胡椒(Pipernigrum)、罂粟子(poppy seed,Papaver somniferum)、迷迭香(Rosmarinus officinalis)、西红花(Crocus sativus)、鼠尾草(Salvia officinalis)、擦木(Sassafras albidum)、香旱芹菜(savory，Satureja hortensis)、芳香天竺葵(scented geranium)(天竺葵(Pelargonium spp))、露兜树(screw-pine,pandan；Pandanus tectorius)、芝麻(sesame,Sesamum indicum)、肥皂草(soapwort,Saponaria officinalis)、酸浆草(sorrel,Rumexacetosa)、八角茴芹(star anise,Illicium verum)、漆树(sumac)(西西里漆树(Rhuscoriaria))、四川花椒(szechwan pepper)(花椒(Zanthoxylum spp.)(胡椒(piperitum)、simulans、花椒(bungeanum)、rhetsa acanthopodium))、罗望子(tamarind,Tamarindusindica)、龙蒿(tarragon,Artemisia dracunculus)、百里香(thyme,Thymus vulgaris)、姜黄(turmeric,Curcuma longa)、香草(vanilla，Vanilla planifolia)、山嵛菜(wasabi，Wasabia japonica)、水田芥(watercress，Nasturtium officinale)、金合欢籽(wattleseed，Acacia aneuro)、蓬莪术(zedoary，Curcuma zedoaria)，和海洋植物[例如，浒苔(Aonori；Monostroma spp.,Enteromorpha spp.)、卡罗拉(Carola，Callophyllisvariegata)、翅菜(Dabberlocks，又名badderlocks,Alaria esculenta)、掌状红皮藻(Dulse；Palmaria palmata)、Gim(紫菜(Porphyra spp.))、羊栖菜(Hijiki,Hizikiafusiformis)、海带(Kombu；Laminaria japonica)、紫菜(Laver；Porphyra spp.)、水云(Mozuku；Cladosiphon okamuranus)、紫菜(Nori，Porphyra spp.)、江篱(Ogonori,Gracilaria spp.)、马尾藻(Sea grape；Caulerpa spp.)、海甘蓝(Seakale；Crambemaritima)、海白菜(Sea lettuce；Ulva lactuca)、裙带菜(Wakame；Undariapinnatifida)]，其中一些在分类学上甚至不是植物。

可以部分构成本技术的生物光子组合物或系统的光吸收分子可以例如根据它们的发射波长特性或基于它们的能量转移电位或特定光吸收分子除吸收入射光和发射荧光的能力以外可以表现出的其他特性来选择。

如本文所用，表述“从生色团发射的荧光的性质”包括但不限于下列一项或多项：发射光谱、发射的荧光的波长、发射的荧光的辐射流畅性(radiant fluency)、发射荧光的功率密度、荧光激发光谱、吸收光谱、荧光发射光谱、消光系数、荧光量子产率(QY)、猝灭和光漂白。

如本文所用，表述“生物过程”和“多种生物过程”是指生物体、细胞或组织的适当功能性可需要的或者为了使细胞或组织能够响应外部或内部刺激事件或响应其环境的变化或由于细胞、组织或生物体的刺激事件接收而产生特定生物化合物所需要的过程和细胞或生物途径或网络。生物过程由许多化学反应或其他参与生命形式的持续性和转化的事件构成。代谢和稳态是生物过程的实例。当任何生物过程在其频率、速率或程度上被调控时，发生生物过程的调控。生物过程通过许多手段调控，诸如例如控制基因表达、蛋白质修饰或与蛋白质或底物分子的相互作用。

其他生物过程包括但不限于生理过程(即，与整合的生命单元的功能发挥特别相关的那些过程：细胞、组织、器官、肢体和生物体)；生殖过程；消化过程；对刺激的响应(例如，由于刺激所致的细胞或生物体的状态或活性的变化(在运动，分泌、酶产生、基因表达等方面))；生物体之间的相互作用(即，生物体对相同或不同物种的另一个生物体具有可观察到的影响的过程)；细胞生长；细胞分化；发酵；受精；发芽；向性；杂交；变态；形态发生；光合作用；和蒸腾。

在本技术的一些方面，生物过程还包括细胞过程。如本文所用，表述“细胞过程”是指在细胞水平上进行，但不一定限于单一细胞的过程。例如，细胞通信在超过一个细胞中发生，但在细胞水平发生。

细胞过程的实例包括但不限于细胞通信、细胞衰老、DNA修复、基因表达、减数分裂、代谢、坏死、核组织、程序性细胞死亡和蛋白质靶向。

细胞过程的其他实例包括：肌动蛋白成核核、动作电位、后超极化、凋亡，自溶(生物学)、自吞噬素(autophagin)、自噬、细胞周期、分支迁移、批量胞吞(bulk endocytosis)、帽形成、CDK7途径、细胞死亡、细胞分裂、细胞分裂方向、细胞生长、细胞迁移、细胞分化、细胞衰老、细胞信号传导(例如，胞分泌信号传导、自分泌信号传导、邻分泌信号传导、旁分泌信号传导、内分泌信号传导)、染质溶解、染色体交叉、凝固性坏死、细胞质到液泡靶向(cytoplasm-to-vacuole targeting)、胞质环流(cytoplasmic streaming)、白细胞郁积(cytostasis)、centinogenesis、DNA修复、胞葬作用(efferocytosis)、伸入运动(emperipolesis)、内吞循环、内吞作用、胞吞吐(endoexocytosis)、内质网相关蛋白降解、上皮-间质转化、胞吐作用、纤维蛋白样坏死、丝化、形成素(formins)、基因重组、组蛋白甲基化、诱导多能干细胞疗法、干扰(遗传)、分裂间期、细胞内转运、鞭毛内部转运、内陷、核溶解、核碎裂、核运动(klerokinesis)、细线期阶段、减数分裂、膜电位、微自噬、坏死生物学(necrobiology)、渐进性坏死、坏死性凋亡(necroptosis)、坏死、nemosis、核组织、准性殖循环、parthanatos、被动运输、周边运动(peripolesis)、吞噬作用、吞噬凋亡(phagoptosis)、胞饮作用、多聚(adp-核糖)聚合酶家族成员14、胞吮、核固缩、量子神经递质释放、Rap6、受体介导的内吞作用、残余体、核糖体生源、衰老、隔蛋白(septin)、位点特异性重组、压制(squelching)、转-内吞作用(trans-endocytosis)、转胞吞作用、异体吞噬作用(xenophagy)。

在一些方面，细胞过程是细胞信号传导过程。如本文所用，表述“细胞信号传导过程”指化学或物理信号通过细胞作为最终导致响应的一系列分子事件(最常见的是蛋白质磷酸化)传递的过程。负责检测刺激的蛋白质通常称为受体，尽管在某些情况下使用术语感受器。受体中配体结合(或信号感测)引起的变化引起沿信号传导途径的级联生化事件。当信号传导途径彼此相互作用时，它们形成网络，其允许协调细胞响应。在分子水平上，此类响应包括基因转录或翻译的变化和蛋白质的翻译后和构象变化，以及它们位置的变化。这些分子事件是控制细胞生长、增殖、代谢和许多其他过程的基本机制。

在这些实施方案的一些方面，“细胞过程”包括细胞或细胞群的物理性质，例如但不限于原子力、分子振动、共振、取向和能量转移水平，其可通过本技术的方法调控。

在一些实施方案中，本技术提供了使用人工创建的荧光调控受试者中的生物过程的方法。在此实施方案的一些方面，人工创建的荧光基本上共享天然创建的荧光的所有相同性质，所述性质是调控生物过程所需要的。在某些情况下，方法还需要观察荧光化合物或荧光化合物组合发射的荧光对特定生物过程的影响。在一些实施方式中，此步骤可以通过使用生物光子系统来创建自然产生的荧光来实现。

如本文所用，表述“生物光子组合物”和“生物光子系统”指部分由光吸收分子构成的生物光子组合物和系统，所述光吸收分子可以由于光吸收分子被特定波长的光(例如光子)照射，然后释放荧光而被诱导为激发态，其中荧光从生物光子组合物或系统发射。这些生物光子组合物含有至少一种光吸收分子，其可以通过光活化，并加速来自生物光子组合物的荧光光能的分散，这导致发射的荧光本身对靶细胞或组织中的一种或多种生物过程具有调控作用。

在某些方面，本技术的生物光子组合物基本上是透明/半透明的和/或具有高透光率，以允许光散射到生物光子组合物中并通过生物光子组合物。以此种方式，组合物下的靶组织的区域或可以施用生物光子组合物的靶细胞可以用组合物发射的荧光和照射组合物的光来处理以激活它，这可以受益于具有不同波长的光的不同治疗效果。

生物光子组合物可以为半固体或粘稠液体的形式，例如凝胶，或者是凝胶状的，并且在照射前在室温(例如，约20-25℃)具有可扩散的稠度。可扩散指组合物可以以小于约0.5mm，约0.5mm至约3mm，约0.5mm至约2.5mm，或约1mm至约2mm的厚度局部施用于处理部位。

在一些实施方案中，本技术的生物光子组合物包含氧化剂作为氧自由基的来源。

在一些实施方案中，光吸收分子或光吸收分子的组合以总组合物的按重量计约0.001％至约40％的量存在。在一些实施方案中，光吸收分子或光吸收分子的组合以总组合物的按重量计约0.005％至约2％、约0.01％至约1％、约0.01％至约2％、约0.05％至约1％、约0.05％至约2％、约0.1％至约1％、约0.1％至约2％、约1-5％、约2.5％至约7.5％、约5％至约10％、约7.5％至约12.5％、约10％至约15％、约12.5％至约17.5％、约15％至20％、约17.5％至约22.5％、约20％至约25％、约22.5％至约27.5％、约25％至约30％、约27.5％至约32.5％、约30％至约35％、约32.5％至约37.5％或约35％至约40％的量存在。在一些实施方案中，光吸收分子或光吸收分子的组合以总组合物的按重量计至少约0.2％的量存在。

在一些实施方案中，光吸收分子或光吸收分子的组合以总组合物的按重量计0.001％至40％的量存在。在一些实施方案中，光吸收分子或光吸收分子的组合以组合物总重量的按重量计0.005至2％、0.01至1％、0.01％至2％、0.05％至1％、0.05-2％、0.1％至1％、0.1％至2％、1至5％、2.5至7.5％、5至10％、7.5％至12.5％、10％至15％、12.5％至17.5％、15％至20％、17.5％至22.5％、20％至25％、22.5％至27.5％、25％至30％、27.5％至32.5％、30％至35％、32.5％至37.5％或35％至40％的量存在。在一些实施方案中，光吸收分子或光吸收分子的组合以总组合物的按重量计至少0.2％的量存在。

本技术的方法还包括鉴定由生物光子组合物的激发的光吸收分子发射的荧光的性质的步骤，从而允许调控靶细胞或组织中的生物过程，其中将细胞或组织暴露于诱导的生物光子组合物发射的荧光。方法还包括将靶细胞或组织暴露于从诱导的生物光子组合物发射的荧光，由此组织的靶细胞暴露于发射的荧光调控靶细胞或组织中的生物过程。

根据本技术的教导，等同组合物、方法和试剂盒的鉴定完全在普通从业人员的技能范围内，并且仅需要常规实验。通过以下实施例将更全面地理解本公开的实践，这些实施例仅出于说明而呈现，并且不应解释为以任何方式限制本公开。

在以下非限制性实施例中说明了本技术。

实施例

给出以下实施例以说明本技术的各种实施方案的实践。它们并非旨在限制或定义该技术的整个范围。应当理解，该技术不限于本文描述和说明的特定实施方案，而是包括落入所附实施方案中限定的本公开范围内的所有修改和变化。

实施例1：用于测试由S-LED发射的光与由生物光子组合物发射的荧光的S-LED光设置，所述生物光子组合物包含一种或多种已经被诱导至激发态以在光生物调控上调控的光吸收分子

设计和构建S-LED灯设置以模拟从包含光吸收分子(即，曙红Y)的生物光子组合物发射的荧光(主要在520nm及以上的范围内)的能级和发射光谱，其中用来自多LED蓝光灯的光照射生物光子组合物，以便激活生物光子组合物的光吸收分子(由于光吸收分子吸收入射的蓝光)。S-LED灯设置在图1A和图1B中显示。

设计S-LED使得可以通过橙色和/或蓝色光照射测试样品(例如，细胞或组织培养物样品)。从单个蓝色LED发射蓝色光，并且橙色光是来自冷白色LED的光谱过滤的光。使用短通和长通二色滤光片进行光谱滤波，其中可以通过改变入射角来微调光谱截留波长。专门为此种S-LED设置产生半积分球，并且用于对来自输出端口上的冷白光LED的光谱过滤光在空间和光谱上取平均值。输出端口直径为50mm。准直蓝光被引导通过积分球并直接照射输出端口。通过使用在相关光谱区域(约550nm)中具有高流量的冷白色LED产生S-LED的光，然后用两个二向滤光片切割光谱分布(图1A和图1B)。

实施例2：从经诱导的生物光子组合物发射的荧光与从S-LED灯发射的光，比较这两类光对生物过程的调控

实验的范围是在比较的基础上检查由激发的生物光子组合物“(BPC-A”)(在本实施例中，光转换器凝胶，部分包含曙红Y作为光吸收分子)产生和发射的荧光是否可能够调控生物过程或对生物过程具有影响(通过靶细胞群，在本实施例中，培养的皮肤人成纤维细胞中的总胶原合成来测量)与由多LED光系统(实施例1中提到的S-LED)发射的光(即非荧光的光)是否可能够对此类细胞中的相同生物过程具有调控作用。

对于本实施例，使用位于距已经应用于盖玻片的光电转换器凝胶5cm距离的多LED蓝光灯(B-LED)(此类灯称为“B-LED”)照射生物光子组合物(关于方案的进一步细节，参见下文)，所述光转换器凝胶具有波长范围和能量容量，以诱导一个或光吸收分子的激发，其是由于光吸收分子至少吸收它们被照射的光的部分所致。使用获得的数据来进行相对于从S-LED光发射的光来自诱导的生物光子组合物的荧光可以已经具有的任何调控效果之间的比较。还对上述对仅已经用来自B-LED的蓝光照射的DHF细胞的处理进行了比较。

生物光子系统由与发射蓝光的多LED灯(B-LED)组合使用的光转换器凝胶构成。光转换器凝胶由两个级份构成，即：尤其包含卡波普和过氧化脲d载体凝胶和尤其包含光吸收分子曙红Y的光吸收分子凝胶。这两种凝胶级份在使用前以10:1的比率新鲜混合，以获得均匀的混合物(即光转化器凝胶)。

称为B-LED的灯由三个面板构成，每个面板包含发射蓝光的相同数量的LED。

(i)光谱比较

由已经使用B-LED灯照射的生物光子组合物发射的荧光与从S-LED灯发射的光的重叠光谱在图2中呈现。两种系统之间的差异是大于(即超过)520nm的光的性质。在生物光子系统中，较长的波长对应于由于光吸收分子的照射所致的荧光发射。

(ii)皮肤人成纤维细胞培养物的处理

使用皮肤人成纤维细胞(DHF)(ATCC，USA)作为体外模型以研究由于从诱导的生物光子组合物发射的荧光对DHF细胞的胶原蛋白的产生和分泌的影响和来自S-LED灯的非荧光的光的影响。将细胞在玻璃底室载玻片(Lab-Tek II,Nalgene Nunc,Denmark)中培养直至它们达到60-70％汇合。在一些样品中，加入干扰素γ(IFNγ，人重组体，R&D System，USA)以激活炎性途径。就在处理之前，将培养基更换为新鲜培养基。

为了用从诱导的生物光子组合物发射的荧光处理DHF细胞，将2mm厚的光转换器凝胶层施加在载玻片的另一侧上，并且用放置在5cm距离处的发射蓝光的B-LED灯照射9分钟。光转换器凝胶与细胞之间没有直接接触。因此，观察到的任何效应仅由透射的蓝光和来自光转换器凝胶的发射荧光引起。

在分开的(独立的)实验中，评估了仅暴露于来自B-LED灯的蓝光的DHF细胞的总胶原产生；在此分开的实验中，为了阻断由于它们被B-LED灯照射而对DHF的任何热效应，组成上与BPC-A等同但是缺乏光吸收分子的2mm厚度的凝胶位于盖玻片中与培养细胞的那侧的相对侧(即凝胶不与DHF细胞直接接触)，以便在细胞和光之间；然而，凝胶允许蓝光透过它以照射DHF细胞。

在照射后，移除光转换器凝胶(例如，从载玻片上洗掉)并将细胞温育48小时。表2中呈现了与从B-LED灯发射的蓝光组合使用光转换器凝胶的处理期期间细胞接收的蓝光和荧光的剂量(以J/cm²表示)。

表2：与蓝光组合使用光转换器凝胶处理9分钟期间细胞接收的蓝光和荧光的剂量(J/cm²)

为了使用从S-LED灯发射的光处理DHF细胞，用从S-LED灯(与当用蓝光照射时从诱导的生物光子组合物发射荧光灯具有相同的波长模式和辐射流畅性(如上所述))发射的光照射另一组载玻片。

温育48小时后，收集培养物上清液。使用Sircol可溶性胶原测定法(Biocolor，UK)评估上述处理后的总胶原产生。与测量胶原蛋白的产生一起，还对所处理的DHF细胞评估了荧光处理和S-LED光处理的细胞毒性作用；这是通过在培养上清液中使用LDH细胞毒性测定法(Roche，USA)测量乳酸脱氢酶(LDH)活性来评估的。

在实验的第一部分中，DHF细胞未受刺激(没有IFNγ诱导)。以距离5cm用来自生物光子组合物的荧光照射一组细胞9分钟。用来自S-LED灯的光照射第二组细胞9分钟，但是增加与光源的距离以照射培养细胞的整个载玻片。出于该原因，S-LED灯的发射光谱与从诱导的生物光子组合物发射的荧光的光谱不完全匹配。未照射的细胞充当未处理的对照。与未处理的对照细胞相比，在用蓝光照射的生物光子组合物发射的荧光处理后观察到接近3倍的胶原合成变化。令人感兴趣的是，与用从S-LED灯发射的光处理的细胞相比，在用生物光子组合物系统发射的荧光处理的成纤维细胞中观察到胶原产生增加2倍。用来自S-LED灯的光处理显示出对DHF细胞中胶原产生的低影响。数据在图3中呈现。

在实验的第二部分中，在照射之前DHF未受刺激或用IFN-γ刺激。IFNγ刺激充当细胞内炎性状态的诱导物。这组实验的范围是比较炎症对DHF细胞暴露于荧光生物光子系统或多LED灯后胶原合成的影响。在距光源5cm距离处的9分钟内进行照明。未照射的细胞(+/-IFNγ)充当未处理的对照。当未用IFNγ刺激细胞(正常细胞)时，与未处理的对照相比，生物光子处理诱导约3.5倍的胶原产生变化。与对照相比，用多LED灯处理细胞显示出低的胶原合成诱导。图4中呈现了数据。

为了验证所进行的实验的发现，通过测量培养上清液中的LDH活性来评估在处理的DHF细胞内诱导的细胞毒性。在图5A-5C中呈现了测定结果。

总之，本文呈现的数据表明，用由蓝光照射且诱导的生物光子组合物产生的荧光进行的处理显著上调皮肤人成纤维细胞中的胶原蛋白产生。令人感兴趣的是，与由S-LED灯产生的非荧光的光相比，此类荧光的效果对胶原合成显示出更深远的影响。

实施例3：源自照射处理的细胞的上清液调控未受刺激的皮肤人成纤维细胞中的生物过程的能力。

实验的范围是评估暴露于本技术的光活化生物光子组合物的一组细胞对未暴露于由多LED灯(生物光子系统)光活化的生物光子组合物(BPC-A(曙红Y)或BPC-B(曙红Y和荧光素))的另一组细胞的影响。

皮肤人成纤维细胞(DHF)购自ATCC(ATCC#PCS-201-012)。将细胞解冻，在80-90％汇合时使用用于原代细胞的胰蛋白酶-EDTA溶液(ATCC#PCS-999-003)收获，并在胰蛋白酶中和溶液(ATCC#PCS-999-004)中清洗，计数，并以密度80,000个细胞/孔(对于2个室载玻片)接种于具有玻璃底部的室载玻片(LabTeck,154852,ThermoFisher)中。次日成纤维细胞达到80％汇合并准备好进行处理。

将人巨噬细胞从单核细胞分化，所述单核细胞使用CD14磁珠(MACS Miltenyi分离系统)从人PBMC阳性分离。使用浓度为100ng/ml的GM-CSF将巨噬细胞在玻璃底2室载玻片中分化7天。每三天将培养基更换成新鲜培养基(含有新鲜的GM-CSF)。分化7天后，巨噬细胞完全分化，准备用于后续应用。

将源自配制剂处理的巨噬细胞(其用LPS/IFNγ刺激，然后通过用如本文定义的生物光子系统照射而光活化)的条件化培养物上清液应用于未受刺激的DHF，并筛选几种基因。评估了配制剂处理对成纤维细胞基因表达概况的间接影响。在处理后16小时分离RNA，并将细胞在RLT Plus(Qiagen)裂解缓冲液中裂解。产生cDNA并随后用于基因表达研究。DHF基因表达概况分析的结果总结在图6中。

结果显示源自经照射处理的巨噬细胞的条件化培养物上清液拥有调控未受刺激的皮肤人成纤维细胞中的基因表达水平的能力。

实施例4：从诱导的生物光子组合物发射的荧光对人内皮细胞中血管生成和管形成过程的影响

血管生成或新血管形成是产生作为从现有血管系统的延伸而衍生的新血管的过程。参与该过程的主要细胞是内皮细胞，其作为所有血管的衬里并且几乎构成整个毛细血管。血管生成涉及多个步骤；为了实现新的血管形成，内皮细胞必须首先通过突破基底膜从其稳定位置逃脱。一旦达到这点，内皮细胞向血管生成刺激物迁移，例如可能从角质形成细胞、成纤维细胞或伤口相关的巨噬细胞释放。此外，内皮细胞增殖以提供制造新血管必需数量的细胞。在此种增殖之后，内皮细胞的新生长需要重新组织成三维管状结构。这些元件、基底膜破裂、细胞迁移、细胞增殖和管形成之每项可以是干预的目标，并且每个可以在体外和体内测试。已经开发了几种体内测定系统，包括鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)测定法、体内基质胶塞测定法和角膜血管生成测定法，其允许更真实地评估血管生成响应。血管生成的一个快速评估是测量内皮细胞形成三维结构(管形成)的能力。内皮细胞保留了响应血管生成信号而迅速分裂和迁移的能力。此外，当在基底膜提取物的基质上培养时，诱导内皮细胞分化并形成管状结构。这些管包含由经由连接复合体连接在一起的内皮细胞包围的内腔。

根据血管生成刺激的数量和类型，快速发生管形成，在2-6h内在该测定法中形成大多数管。一旦形成，这些互连网络通常保持约24小时。在用荧光染料对管进行染色之后，可以通过连接到成像软件的显微镜来量化管形成的程度，例如平均管长度和分支点。

使用人主动脉内皮细胞(HAEC)以评估源自用根据本技术的包含曙红Y和荧光素两者作为光吸收分子(BPC-B)的生物光子组合物处理的皮肤人成纤维细胞(DHF)的条件化培养基对新管的形成过程的潜力。

为此，将96孔板用冰冷的基质胶(50μl/孔)包被，并在37℃包被45分钟以使凝胶固化。接下来，将细胞接种(0.3x105/孔)并在37℃温育1小时以粘附到经基质胶包被的孔的底部。细胞粘附后，将细胞培养基替换为250μl来自用蓝光(多LED灯)或BPC-B/蓝光膜系统处理的DHF的条件化培养基。还包括相关的对照(无处理)。

在用生物光子组合物和多LED灯系统处理后72小时收集测试的条件化培养基。用于HAEC维持的普通培养基也作为内部对照加入。将人主动脉内皮细胞在37℃和5％CO₂的情况下在条件化培养基中温育18h，并通过倒置显微镜(Olympus IX50)评估管网络形成。在图7A中提供了实验装置的示意图。为每个孔拍摄照片(每孔3张照片)，并在PowerPoint中并置图像以量化管和分支点。定量结果示于图7B和图7C中。

实验方法，其中使用条件化培养基(从单独用多LED灯处理或与BPC-B组合物或BCP-B膜组合的多LED灯进行处理的皮肤人成纤维细胞获得)。此类系统允许评估条件化培养基诱导内皮细胞血管生成和管形成的潜力和活性。

获得的数据证明，源自用BCP-B膜系统的BPC-B组合物处理的成纤维细胞的条件化培养基提供了引发血管生成的活性生长因子，所述血管生成通过内皮细胞形成三维管状结构证实。通过蛋白质阵列对条件化培养基的额外分析揭示，许多有利于血管生成和新管形成的促血管生成因子(例如VEGF、ANG、EGF和TGFβ-1)由经处理的皮肤成纤维细胞分泌。这些生长因子保留了它们的活性并作用于内皮细胞，触发了分裂、迁移和管状结构的形成。

源自仅用多LED灯处理的细胞或未处理的对照样品的条件化培养基不能诱导新的管形成到如BCB-B膜的BPC-B组合物所观察到的程度。管和分支点的数量显著更低。

令人感兴趣的是，与对照和多LED灯光衍生的条件化培养基处理的内皮细胞相比，在BPC-B组合物或BCP-B膜条件化培养基中培养的内皮细胞形成的分支点及其相对厚度和大小增加。

总之，观察到包含通过多LED灯照射或光活化的光吸收分子的生物光子组合物对内皮细胞的刺激作用，这证明BPC-B组合物或BCP-B膜处理拥有在皮肤成纤维细胞中诱导生长因子产生的能力，并且分泌的生长因子具有生物学活性，因此检测到其他细胞类型(即内皮细胞)中血管生成过程的刺激。

Claims (32)

1.从光活化的生物光子组合物发射的荧光在调控细胞或组织内的生物过程中的用途。

2.如权利要求1所述的用途，其中在不将所述细胞或组织暴露于人工光源的情况下实现所述生物过程的调控。

3.如权利要求1或2所述的用途，其中所述光活化的生物光子组合物不与所述细胞或组织直接接触。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用途，其中所述光活化的生物光子组合物包含一种或多种光活化的光吸收分子。

5.如权利要求4所述的用途，其中所述一种或多种光活化的光吸收分子发射所述荧光。

6.如权利要求4或5所述的用途，其中所述一种或多种光活化的光吸收分子是一种或多种光活化的口占吨染料(xanthene dye)。

7.如权利要求6所述的用途，其中所述一种或多种光活化的口占吨染料是曙红(Eosin)。

8.如权利要求7所述的用途，其中所述曙红是曙红Y。

9.如权利要求6所述的用途，其中所述一种或多种光活化的光吸收分子是曙红Y和荧光素。

10.如权利要求1至9中任一项所述的用途，其中所述生物过程是细胞过程。

11.如权利要求10所述的用途，其中所述细胞过程是信号传导途径。

12.如权利要求1至8中任一项所述的用途，其中所述生物过程是炎症应答途径。

13.如权利要求1至8中任一项所述的用途，其中所述生物过程是胶原形成途径。

14.如权利要求1至8中任一项所述的用途，其中所述生物过程是血管生成。

15.用于调控细胞或组织中的生物过程的方法，所述方法包括：

a)将所述细胞或组织暴露于生物光子组合物或系统；和

b)诱导来自所述生物光子组合物或系统的荧光发射，其中所述荧光具有适于调控所述生物过程的光谱发射性质；

其中所述细胞或组织暴露于所述荧光调控所述细胞或组织中的所述生物过程。

16.用于调控细胞或组织中的生物过程的方法，所述方法包括：

a)使生物光子组合物光活化以使光活化的生物光子组合物发射具有适于调控所述生物过程的光谱发射性质的荧光；其中通过将所述生物光子组合物暴露于LED光源来实现光活化；

b)从对所述LED光源的暴露中除去所述光活化的生物光子组合物；和

c)将所述细胞或组织暴露于由所述光活化的生物光子组合物发射的荧光；

其中所述细胞或组织暴露于所述荧光调控所述细胞或组织中的所述生物过程。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中所述调控是光生物调控(photobiomodulation)。

18.如权利要求15-17中任一项所述的方法，其中所述细胞或组织不暴露于人工光源。

19.如权利要求15-18中任一项所述的方法，其中所述生物光子组合物不与所述细胞或组织直接接触。

20.如权利要求15-19中任一项所述的方法，其中所述生物光子组合物包含一种或多种光吸收分子。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述一种或多种光吸收分子发射所述荧光。

22.如权利要求20或21所述的方法，其中所述一种或多种光吸收分子是一种或多种口占吨染料。

23.如权利要求23所述的方法，其中所述一种或多种口占吨染料是曙红。

24.如权利要求24所述的方法，其中曙红是曙红Y。

25.如权利要求23所述的方法，其中所述一种或多种光吸收分子是曙红Y和荧光素。

26.如权利要求15-26中任一项所述的方法，其中所述生物过程是细胞过程。

27.如权利要求27所述的方法，其中所述细胞过程是信号传导途径。

28.如权利要求15-26中任一项所述的方法，其中所述生物过程是炎症应答途径。

29.如权利要求15-26中任一项所述的方法，其中所述生物过程是胶原形成途径。

30.如权利要求15-26中任一项所述的方法，其中所述生物过程是血管生成。

31.从光活化的生物光子组合物发射的荧光在调控生物组织中的血管生成过程中的用途。

32.如权利要求32所述的用途，其中所述调控是增强。