Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68527 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение / Е.А. Гордиенко, Е.И. Смольянинова, О.А. Стриха // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 237. — рос., англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-68527 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Гордиенко, Е.А. Смольянинова, Е.И. Стриха, О.А. 2014-09-26T15:01:02Z 2014-09-26T15:01:02Z 2012 Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение / Е.А. Гордиенко, Е.И. Смольянинова, О.А. Стриха // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 237. — рос., англ. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68527 ru Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии Пленарные доклады Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение Electrical Breakdown of Cell: Theoretical Analysis and Practical Application Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение |
| spellingShingle |
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение Гордиенко, Е.А. Смольянинова, Е.И. Стриха, О.А. Пленарные доклады |
| title_short |
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение |
| title_full |
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение |
| title_fullStr |
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение |
| title_full_unstemmed |
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение |
| title_sort |
электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение |
| author |
Гордиенко, Е.А. Смольянинова, Е.И. Стриха, О.А. |
| author_facet |
Гордиенко, Е.А. Смольянинова, Е.И. Стриха, О.А. |
| topic |
Пленарные доклады |
| topic_facet |
Пленарные доклады |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Проблемы криобиологии |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Electrical Breakdown of Cell: Theoretical Analysis and Practical Application |
| issn |
0233-7673 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/68527 |
| citation_txt |
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение / Е.А. Гордиенко, Е.И. Смольянинова, О.А. Стриха // Проблемы криобиологии. — 2012. — Т. 22, № 3. — С. 237. — рос., англ. |
| work_keys_str_mv |
AT gordienkoea élektričeskiiproboikletkiteoretičeskiianalizipraktičeskoeprimenenie AT smolʹâninovaei élektričeskiiproboikletkiteoretičeskiianalizipraktičeskoeprimenenie AT strihaoa élektričeskiiproboikletkiteoretičeskiianalizipraktičeskoeprimenenie AT gordienkoea electricalbreakdownofcelltheoreticalanalysisandpracticalapplication AT smolʹâninovaei electricalbreakdownofcelltheoreticalanalysisandpracticalapplication AT strihaoa electricalbreakdownofcelltheoreticalanalysisandpracticalapplication |
| first_indexed |
2025-11-25T21:07:08Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:07:08Z |
| _version_ |
1850545005801766912 |
| fulltext |
237
Электрический пробой клетки: теоретический анализ и практическое применение
Е.А. ГОРДИЕНКО, Е.И. СМОЛЬЯНИНОВА, О.А. СТРИХА
Институт проблем криобиологии и криомедицины НАН Украины, г. Харьков
Electrical Breakdown of Cell: Theoretical Analysis and Practical Application
E.A. GORDIENKO, E.I. SMOLYANINOVA, O.A. STRIKHA
Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, Ukraine
Electrical breakdown (EB) or electroporation of biologi-
cal membrane is the phenomenon of temporary or irrevers-
ible disorder in its barrier function, occurring when the mem-
brane potential exceeds some threshold value. This value
depends on both extent and duration of hyperpolarization
or depolarization, and electrical and mechanical properties
of membrane itself.
Nowadays the EB is used for the following purposes: 1)
sterilization of solutions and liquid media via microorgan-
ism electroporation under externally applied pulses of elec-
tric field; 2) diagnosis of cells functional state by their re-
sistance to electrical breakdown; 3) internal introduction of
lipid vesicles and medicinal substance cells, molecules of
DNA, RNA, metabolites and molecular probes to implement
the mammalian cloning technology when transferring nu-
clei of somatic cells into enucleated oocytes, for transdermal
drug transportation into human organism.
Common biological importance of studying the EB pat-
terns and mechanisms is stipulated by considering this
phenomenon as unified mechanism of cell and cell organelle
destruction. Since a threshold value of membrane poten-
tial, causing the biomembrane electroporations, is not much
different from rest potential of cells, it may be assumed that
under cell cryopreservation, when the composition, ionic
strength, pH, and physical and chemical properties of cell
membranes change in a great extent, their spontaneous elec-
trical breakdown becomes inevitable under certain condi-
tions.
The designed by us physical and mathematical model
of electroporation of spherical lipid vesicle or cell is based
on fundamental principles of the elasticity theory of thin
membranes, thermodynamics and electrodynamics. In con-
trast to the existing models, this one takes into account the
fact that a free energy of membrane during formation in it of
macroscopic pore varies not only due to changing the mem-
brane capacitance and surface energy of pore wall, but also
because of membrane deformation, which in this case arises.
There was calculated the change in membrane free energy
depending on membrane pore radius for murine oocytes
and explained the electroporation patterns, proceeding from
the thermodynamic principle of free energy minimum and
theory of activation type processes.
Электрический пробой (ЭП) или электропорация
биологической мембраны – это явление временного или
необратимого нарушения ее барьерной функции, ко-
торое происходит, когда мембранный потенциал превы-
шает некоторое пороговое значение. Это значение зави-
сит как от величины и длительности гиперполяризации
или деполяризации, так и от электрических и механи-
ческих свойств самой мембраны.
В настоящее время ЭП применяются для: 1) стерили-
зации растворов и жидких сред путем электропорации
микроорганизмов под влиянием приложенных извне им-
пульсов электрического поля; 2) диагностики функцио-
нального состояния клеток по их устойчивости к элект-
рическому пробою; 3) введения внутрь липидных вези-
кул и клеток лекарственных веществ, молекул ДНК, РНК,
метаболитов и молекулярных зондов, для реализации
технологии клонирования млекопитающих при пересадке
ядер соматических клеток в энуклеированные ооциты,
для трансдермального переноса лекарственных веществ
в организм человека.
Общебиологическое значение исследования законо-
мерностей и механизмов ЭП обусловлено тем, что это
явление рассматривается как универсальный механизм
разрушения клеток и клеточных органелл. Поскольку
пороговое значение мембранного потенциала, вызываю-
щее электропорацию биомембран, не слишком отли-
чается от потенциалов покоя клеток, можно предпо-
ложить, что при криоконсервировании клеток, в процес-
се которого состав, ионная сила, рН и физико-химические
свойства клеточных мембран значительно изменяются,
их самопроизвольный электрический пробой при опре-
деленных условиях становится неизбежным.
Созданная нами физико-математическая модель
электропорации сферической липидной везикулы или
клетки опирается на фундаментальные принципы теории
упругости тонких оболочек, термодинамики и электро-
динамики. В отличие от существующих эта модель учи-
тывает, что свободная энергия мембраны в процессе
образования в ней макроскопической поры изменяется
не только за счет изменения емкости мембраны и по-
верхностной энергии стенки поры, но и за счет дефор-
мации мембраны, которая при этом возникает. Вычис-
лено изменение свободной энергии мембраны в зави-
симости от радиуса мембранной поры для ооцитов
мыши и, исходя из термодинамического принципа
минимума свободной энергии и теории процессов
активационного типа, объяснены закономерности
электропорации.
problems
of cryobiology
Vol. 22, 2012, №3
проблемы
криобиологии
Т. 22, 2012, №3
|