Distribuição do Campo Elétrico Otimizada por Eletrodos na Aplicação de Vacinas de DNA por Eletroporação

Abstract

A eletroporação (EP) consiste na aplicação de pulsos elétricos de curta duração e elevada intensidade, capazes de induzir alterações transitórias na permeabilidade da membrana plasmática. Tal fenômeno possibilita que sejam introduzidas na célula moléculas hidrofílicas e de elevado peso molecular, como ácidos nucleicos e fármacos, sendo amplamente utilizado na transfecção de material genético em protocolos de terapia gênica, vacinas de DNA e tratamentos oncológicos. A eficiência do processo depende fortemente da distribuição espacial do campo elétrico no tecido muscular, que é governada pelos parâmetros elétricos empregados. Entre os mais relevantes destacam-se a intensidade do campo, a duração do pulso, a quantidade de pulsos aplicados e o intervalo entre eles; esses fatores determinam se a eletroporação ocorrerá de forma reversível, preservando a viabilidade celular, ou irreversível, conduzindo à morte celular. Adicionalmente, a geometria, o posicionamento e o tipo de eletrodo exercem influência determinante na homogeneidade do campo elétrico. Eletrodos de placa, agulha ou pinça produzem distribuições distintas de campo, que podem variar de altamente uniformes a fortemente heterogêneas. Próximo aos eletrodos, observa-se uma intensificação do campo, enquanto regiões mais distantes podem apresentar valores insuficientes para induzir a permeabilização. Essa heterogeneidade pode comprometer a eficiência da transfecção e, portanto, a seleção adequada do arranjo de eletrodos e a calibração dos parâmetros elétricos constituem etapas críticas no planejamento experimental. Os fatores mencionados foram então considerados na busca por otimizar a distribuição do campo elétrico visando aplicação no contexto de vacinas de DNA por EP. Para avaliação prévia da distribuição do campo, phantoms não animais, como batata e banana, têm sido amplamente utilizados. Esses modelos vegetais permitem a visualização rápida das áreas eletroporadas por meio do escurecimento do tecido ou de colorações específicas, proporcionando um método ético, econômico e eficiente para testar e otimizar diferentes geometrias de eletrodos e parâmetros elétricos antes da aplicação em tecidos vivos. Assim, optou-se pela utilização desses phantoms para facilitar a padronização experimental, com comparações entre diferentes designs de eletrodos e contribuindo para a redução do uso de modelos animais em fases preliminares de pesquisa.