Search

Povečano prepustnost celične membrane zaradi izpostavitve celic oz. tkiv električnemu polju imenujemo elektroporacija. Povzroči vrsto sprememb v celici, od strukturnih in kemijskih sprememb v celični membrani, strukturnih sprememb proteinov oz. proteinskih kompleksov, prenosa snovi v celice in iz njih do aktiviranja signalnih poti in popravljalnih mehanizmov; ob določenih pogojih sproži tudi celično smrt. S pojmom elektropermeom označujemo tako permeabilizirano celico med ali tik po dovajanju električnih pulzov kot tudi vse poznejše procese, ki ostanejo aktivni še nekaj časa potem, ko ni več mogoče opaziti povečanega transmembranskega transporta snovi, za katere je celična ovojnica običajno neprepustna, torej tudi po času, ko že ugotavljamo, da je zaceljena. Elektroporacija se uporablja na številnih področjih, vključno z ablacijo tkiv, gensko elektrotransfekcijo za vnos plazmidov v celice ter elektrokemoterapijo. Aplikacije elektroporacije v medicini so učinkovite in varne, vendar so zaradi delovanja električnih pulzov lahko prisotni tudi določeni neželeni stranski učinki, predvsem mišično krčenje in akutna bolečina. Za optimiziranje parametrov elektroporacije in s tem rezultatov na elektroporaciji temelječih terapij je ključnega pomena nadaljnja razjasnitev osnovnih mehanizmov elektroporacije in vplivov posameznih parametrov električnega polja na elektropermeom. Namen prispevka je predstaviti celovit pregled mehanizmov elektroporacije ter elektropermeoma, tj. celičnega odgovora na elektroporacijo.

Nanosecond electric pulses have several potential advantages in electroporation-based procedures over the conventional micro- and millisecond pulses including low level of heating, reduced electrochemical reactions and reduced muscle contractions making them alluring for use in biomedicine and food industry. The aim of this study was to evaluate if nanosecond pulses can enhance the cytotoxicity of chemotherapeutics bleomycin and cisplatin in vitro and to quantify metal release from electrodes in comparison to 100 μs pulses commonly used in electrochemotherapy. The effects of nanosecond pulse parameters (voltage, pulse duration, number of pulses) on cell membrane permeabilization, resealing and on cell survival after electroporation only and after electrochemotherapy with bleomycin and cisplatin were evaluated on Chinese hamster ovary cells. Application of permeabilizing nanosecond pulses in combination with chemotherapeutics resulted in successful cell kill. Higher extracellular concentrations of bleomycin – but not cisplatin – were needed to achieve the same decrease in cell survival with nanosecond pulses as with eight 100 μs pulses, however, the tested bleomycin concentrations were still considerably lower compared to doses used in clinical practice. Decreasing the pulse duration from microseconds to nanoseconds and concomitantly increasing the amplitude to achieve the same biological effect resulted in reduced release of aluminum ions from electroporation cuvettes.