الکتروپوراسیون

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
سازوکار الکتروپوراسیون بصورت شمایی نشان داده شده است. حفره کتره‌ای در بالا (حالت عادی در غیاب میدان الکتریکی) تحت تاثیر میدان الکتریکی گسترش یافته و بصورت یک کانال رسانا در آمده است.

الکتروپوراسیون (Electroporation) عبارت است از افزایش رسانایی الکتریکی و نفوذ پذیری غشای سلولی تحت تاثیر میدان الکتریکی. این پدیده اغلب در زیست‌شناسی مولکولی برای تزریق موادی مانند پروب‌های مولکولی ، تکه‌های دی‌ان‌ای و داروها به داخل سلول مورد استفاده قرار می‌گیرد. [۱] الکتروپوراسیون پدیده‌ای دینامیک است که به ولتاژ میان‌غشائی (transmembrane voltage) محلی بستگی درد. مطالعات نشان داده‌اند که بسته به شکل و دوره پالس الکتریکی یک ولتاژ آستانه (۰،۵ تا ۱ ولت افت ولتاژ در ضخامت غشأٔ) وجود دارد که بعد از آن نفوذ پذیری غشای سلولی بصورت ناگهانی افزایش می‌یابد. اگر ولتاژ از این آستانه بیشتر شود سلامت یاخته به خطر میفتدچرا که حفره‌های ایجاد شده در غشای سلولی ممکن است بعد از حذف میدان الکتریکی بسته نشوند و یاخته می‌میرد. این پدیده را الکتروپوراسیون برگشت ناپذیر می‌نامند.[۲]

سازوکار فیزیکی[ویرایش]

الکتروپوراسیون فرایندی چند مرحله‌ای است.[۳] نخست، یک پالس الکتریکی کوتاه (کمتر از میلی ثانیه) به یاخته اعمال می‌شود. دامنه پالس بگونه‌ای انتخاب می‌شود که افت ولتاژ در فاصله‌ای معادل قطر یاخته در حدود یک ولت باشد. در اثر پالس غشا همانند یک خازن در عرض چند میکرو ثانیه باردار می‌شود و در نتیجه تمام افت ولتاژ یک ولتی به ضخامت چند نانومتری غشا محدود می‌شود و فاصله داخل یاخته به مثابه یک سیم رسانا عمل می‌کند. حفره‌هایی که بصورت کتره‌ای همواره در جاهایی از غشا خلق و نابود می‌شدند، حالا بسته نمی‌شوند و در عوض بر اثر توزیع بار الکتریکی رشد می‌کنند. [۴] حضور حفره‌های بزرگ رسانایی الکتریکی غشا را به شدت افزایش می‌دهد. [۵] بسته به بزرگی دامنه پالس‌ها این حفره‌ها ممکن است به اندازه‌ای بزرگ شوند که غشا پاره شده و یاخته کشته شود؛ پدیده‌ای که قبلاً تحت عنوان الکتروپوراسیون برگشت ناپذیر معرفی کردیم.[۶]

پانویس[ویرایش]

  1. Neumann, E; Schaefer-Ridder, M; Wang, Y; Hofschneider, PH (1982). "Gene transfer into mouse lyoma cells by electroporation in high electric fields". The EMBO Journal 1 (7): 841–5. PMC 553119. PMID 6329708. 
  2. Antoni Ivorra, Boris Rubinsky. "Gels with predetermined conductivity used in electroporation of tissue USPTO Application #: 20080214986 - Class: 604 21 (USPTO)". 
  3. Weaver, James C.; Chizmadzhev, Yu.A. (1996). "Theory of electroporation: A review". Bioelectrochemistry and Bioenergetics 41 (2): 135–60. doi:10.1016/S0302-4598(96)05062-3. 
  4. Becker, S. M.; Kuznetsov, A. V. (2007). "Local Temperature Rises Influence in Vivo Electroporation Pore Development: A Numerical Stratum Corneum Lipid Phase Transition Model". Journal of Biomechanical Engineering 129 (5): 712–21. doi:10.1115/1.2768380. PMID 17887897. 
  5. Melikov, Kamran C.; Frolov, Vadim A.; Shcherbakov, Arseniy; Samsonov, Andrey V.; Chizmadzhev, Yury A.; Chernomordik, Leonid V. (2001). "Voltage-Induced Nonconductive Pre-Pores and Metastable Single Pores in Unmodified Planar Lipid Bilayer". Biophysical Journal 80 (4): 1829–36. Bibcode:2001BpJ....80.1829M. doi:10.1016/S0006-3495(01)76153-X. PMC 1301372. PMID 11259296. 
  6. Joshi, R.; Schoenbach, K. (2000). "Electroporation dynamics in biological cells subjected to ultrafast electrical pulses: A numerical simulation study". Physical Review E 62 (1 Pt B): 1025–33. Bibcode:2000PhRvE..62.1025J. doi:10.1103/PhysRevE.62.1025. PMID 11088559.