Elektroporacija je uveljavljena metoda na številnih področjih medicine, vendar se šele začenja uveljavljati na področju biotehnologije. V preglednem članku smo se osredotočili na najobetavnejše aplikacije - uporabo reverzibilne elektroporacije za dedno gensko spreminjanje mikroorganizmov (elektrotransformacija), in raziskali nedavni napredek pri uporabi elektroporacije za inaktivacijo mikroorganizmov, ekstrakcijo biomolekul in sušenje biomase. Čeprav je razvoj teh metod pogosto namenjen kasnejši industrijski in/ali klinični rabi, smo navedli tudi nekaj pomembnih chip-scale aplikacij elektroporacije. Pregled področja smo zaključili z razpravo o glavnih izzivih in perspektivah metode.
COBISS.SI-ID: 11070548
Raziskali smo možnost spremljanja porazdelitve električnega polja med elektroporacijo mišjega tumorja za namen določitve območja reverzibilno elektroporiranega tkiva. Reverzibilno elektroporirano območje smo določili z magnetnoresonančno električnoimpedančno tomografijo (MREIT). Dodatno smo zajeli tudi T1 obtežene slike tumorjev za določitev reverzibilnega območja na podlagi vbrizganega kontrastnega sredstva. Analiza rezultatov je pokazala, da je reverzibilno območje dobljeno z MREIT korelirano z reverzibilnim območjem, ki smo ga dobili na podlagi zajetega kontrastnega sredstva. Izvedli smo tudi histološko analizo, kjer smo izrezanim tumorjem obarvali reverzibilno elektroporirano območje in ga primerjali z reverzibilno elektroporiranim območjem, ki smo ga dobili z MREIT in z reverzibilno elektroporiranim območjem, ki smo ga dobili na podlagi zajetega kontrastnega sredstva. Z analizo variance smo pokazali, da dobljena območja niso statistično različna. Predstavljena metoda bo omogočila učinkovitejšo spremljanje izvedbe terapij, ki temeljijo na elektroporaciji.
COBISS.SI-ID: 10729556
Poskusi in silico so pomembno orodje za raziskave lastnosti tkiv, načrtovanje položajev elektrod in izboru parametrov pulzov za proces elektroporacije. V članku je predstavljen razvoj namenskega modela elektroporacije na osnovi končnih elementov. Referenčne meritve napetosti in električnega toka, izvedene na ex vivo govejih jetrih, so bile uporabljene kot robni pogoj za simulacijo in kot referenčna vrednost za kalibracijo numeričnega modela. Razvit numerični model omogoča napovedovanje časovnega poteka električnega toka z napako manjšo od 5 % v širokem razponu dovedenih napetosti, dolžin električnih pulzov in ponavljalne frekvence pulzov. Predstavljen numerični model bo omogočil bolj natančno obravnavo elektroporacije in silico in boljše napovedovanje rezultatov terapij na osnovi elektroporacije.
COBISS.SI-ID: 11363668
Preizkušali smo dve fizikalni metodi za povečanje transdermalnega vnosa molekul: uporaba ultrazvoka in električnih pulzov, bodisi kot samostojni metodi ali v kombinaciji. Pokazali smo statistično pomembno povečanje vnosa modelne molekule kalceina že po 5 minutah dovajanja nizkofrekvenčnega ultrazvoka, ali po uporabi 100 kratkih visokonapetostnih električnih pulzov med 6 elektrodnimi pari. V upanju na sinergijski učinek smo preizkusili tudi kombinacije obeh metod, vendar rezultati niso pokazali očitnega izboljšanja vnosa v primerjavi s samo eno metodo. Pri raziskavi smo velik poudarek dali na zasnovo eksperimentalnega sistema in protokolov, z namenov povečanja relevantnosti rezultatov za kasnejše poskuse in vivo in prevod v klinično prakso.
COBISS.SI-ID: 11032660
Visokofrekvenčni bipolarni pulzi zmanjšajo mišične kontrakcije med terapijo z ireverzibilno elektroporacijo. Ovrednotili smo, če lahko z bipolarnimi pulzi povišamo vnos molekul v celice, npr. pri zdravljenju z elektrokemoterapijo. Izračunali smo časovno dinamiko spremembe prepustnosti celične membrane za propidijev jodid. Primerjali smo klasične daljše monopolarne pulze, uporabljene v elektrokemoterapiji, in visokofrekvenčne kratke bipolarne pulze. Pri enaki dovedeni energiji so kratki bipolarni pulzi povzročili nižjo prepustnost celične membrane kot daljši monopolarni pulzi, kar lahko pojasnimo z nepopolno naelektritvijo membrane pri krajših pulzih. Vseeno lahko z bipolarnimi pulze povišamo vnosa molekul v celice pri minimalni mišični kontrakciji, vendar moramo dovesti pulze višje napetosti kot pri zdravljenju z daljšimi monopolarnimi pulzi.
COBISS.SI-ID: 11558740