Estudo da condutividade elétrica de suspensões de células biológicas durante aplicação de campos elétricos intensos com microdispositivo

Abstract

A eletroporação ou eletropermeabilização é o aparecimento de poros em membranas celulares devido a um potencial transmembrana elevado (200 mV ? 1 V), causado pela aplicação de um campo elétrico externo. Essa tecnologia é utilizada na eletroquimioterapia, na vacina de DNA e na transferência genética. Este trabalho tem o objetivo de estudar o efeito da variação do campo elétrico, da concentração de células e da condutividade da solução extracelular na condutividade de suspensões de células biológica como forma de visualizar o fenômeno da eletroporação, utilizando um sistema de microdispositivo. Utilizou-se um microdispositivo de eletrodos com cerca de 200 ???? de distância para aplicar pulsos quadrados de 900 ???? e intensidade variável, em amostras de eritrócitos em suspensão. As amostras foram elaboradas em suspensões de 4 concentrações de células em 3 soluções de condutividade diferentes. Medições de condutividade da suspensão das amostras foram utilizadas para avaliar o efeito da eletroporação. Observou-se a mudança da condutividade da suspensão de células com o aumento do campo elétrico. Durante os pulsos de eletroporação, concluiu-se que diferentes frações volumétricas levaram a diferentes condutividades da suspensão de células. As leituras de condutividade apresentaram resultados coerentes com o esperado para frações volumétricas ??=0,19, principalmente para condutividade extracelular ????=1,4 ??/??. O aumento da fração volumétrica diminuiu a condutividade da suspensão, mesmo durante a eletroporação. Entretanto, para ??=0,07, os resultados de condutividade foram maiores que o esperado. Acredita-se que este fato esteja ligado a reações eletroquímicas na solução. É possível que a oxirredução na interface entre o eletrodo de cobre e a solução eletrolítica tenha afetado a leitura da condutividade. Essa oxidação é reduzida em soluções mais condutoras.<br>

Abstract : The electroporation or eletropermeabilization is the appearance of pores in cell membranes due to a high transmembrane potential (200 ????-1 ??), caused by applying an external electric field. This technology is used in electrochemotherapy, in DNA vaccine and in genetic transfer. This work aims to study the effect of varying the electric field, the cell concentration and conductivity of the extracellular solution conductivity of biological cell suspensions as a way to view the phenomenon of electroporation using a microdevice system. We used a microdevice with 200 ???? between electrodes to apply squares pulses of 900 ???? and intensity variation, in suspended erythrocyte samples. These samples were prepared with suspensions in 4 cells concentrations using 3 solutions with difference conductivity. The measurements of suspension samples conductivity were used to evaluate the effect of electroporation. We observed the change of the cell suspension conductivity as increased electric field. During the electroporation pulse, it was concluded that the different volume fractions lead to different conductivities of the cell suspension. The conductivity readings showed us consistent results with expectations for ??=0.19, especially for ????=1.4 ??/??. The increase of volume fraction of the suspension conductivity decreases even during the electroporation. However, for ??=0.07, conductivity results are greater than we expected. It believes that this fact is linked to electrochemical reactions in solution. Probably the redox between the interface the copper electrode and the electrolytic solution might affect the reading of conductivity. This oxidation is reduced by higher conductive solutions.