Negrįžtamos elektroporacijos tyrimai taikant ląstelių suspensijų ir monosluoksnių modelius
Elektroporacija yra metodas, panaudojantis trumpus elektrinius impulsus sukurti laikinoms poroms ląstelės membranoje ir yra naudojamas šalinti žalingiems audiniams. Negrįžtama elektroporacija, kuri lemia ląstelių žūtį dėl homeostazės sutrikdymo ir membranos pažaidos, naudojama gydant vėžinius susirgimus ir pastaruoju metu tiriamas jos efektyvumas gydant prieširdžių virpėjimą. Nors daugelis studijų nagrinėja negrįžtamos elektroporacijos efektyvumą in vitro ir in vivo, šių tyrimų rezultatai dažnai nėra tiesiogiai palygintini dėl skirtingo elektrodų išdėstymo, terpės sudėties ir elektrinių parametrų. Darbo tikslas: nustatyti optimalias elektroporacijos sąlygas, lemiančias efektyviausią ląstelių abliaciją impulsiniu elektriniu lauku. Tyrimo metodai: tirtas elektroporacijos parametrų (elektrinės energijos, impulsų trukmės, amplitudės ir dažnio) poveikis kininio žiurkėnuko ląstelėms, panaudojant ląstelių suspensijas ir monosluoksnius. Tyrime įvertintas elektroabliacijos efektyvumas, grįžtama elektroporacija monosluoksniuose bei temperatūros kitimai poveikio metu. Tyrimo rezultatai: nustatyta, jog negrįžtamos elektroporacijos efektyvumas, esant pastoviai energijai, priklauso nuo elektrinio lauko stiprio. Tiriant ląstelių suspensijas, nustatyta, kad didėjantis impulsų skaičius lemia didesnį abliacijos efektyvumą, tačiau pasiekus 10 ir daugiau aukšto elektrinio lauko stiprio impulsų poveikis nebekinta. Kita vertus, monosluoksniuose tiek grįžtamos, tiek negrįžtamos elektroporacijos srities plotas nuolat auga didinant impulsų skaičių ir net paveikus 50 impulsų. Elektrinių laukų poveikis nesukelia reikšmingo temperatūros padidėjimo, tad ląstelių žūtį nagrinėtomis sąlygomis lemia neterminiai procesai.
Electroporation is a method that utilises short electrical pulsation to create transient pores in cell plasma membrane and has been used to eliminate malignant tissue. Irreversible electroporation, which leads to cell death due to disruption of homeostasis and membrane injury, is used in cancer treatment and has been recently investigated for its effectiveness in treating atrial fibrillation. Although many studies have addressed the efficacy of irreversible electroporation in vitro and in vivo, the results of these studies are often not directly comparable due to differences in electrode arrangement, media composition and electrical parameters. Aim of the study: to identify the optimal electroporation conditions for the most efficient ablation of cells by pulsed electrical fields. Research methods: the effect of electroporation and the influence of its parameters (electrical energy, pulse duration, amplitude, and frequency) on Chinese hamster ovary cells was investigated using both cell suspensions and monolayers. The study evaluated electroablation efficiency, reversible electroporation in monolayers and temperature fluctuations during treatment. Results: the efficiency of irreversible electroporation is found to be dependent on the strength of the electric field when the energy of the electric field is constant. For cell suspensions, increasing the number of pulses leads to a higher ablation efficiency, but this effect plateaus as the number of pulses reaches 10. On the other hand, in monolayers the area of both reversible and irreversible electroporation increases steadily with the number of pulses even up to 50 pulses. Exposure to electric fields under the examined conditions does not seem to cause a significant increase in temperature, indicating that cell death is the result of non-thermal processes.