تجهیزات بیوتکنولوژی- دستگاه الکتروپوریشن (Electroporation)
الکتروپوریشن (electroporation) و یا الکتروپرمبیلیزاتیون (electropermeaBILIZATION)، تکنیکی در میکروبیولوژی است که در آن، شرایطی الکتریکی برای سلول ها ایجاد می شود تا میزان نفوذپذیری غشای سلول ها برای عبور مواد شیمیایی، داروها، و یا معرفی DNA به درون سلول ها افزایش یابد. در میکروبیولوژی، فرایند الکتروپوریشن اغلب برای انتقال باکتری ها، مخمرها و یا پروتوپلاست های گیاهی به واسطه معرفی کدهای جدید DNA، مورد استفاده قرار می گیرد. اگر باکتری ها و پلازمیدها با همدیگر مخلوط شوند، پلازمیدها می توانند به درون باکتری ها و بعد از فرایند الکتروپوریشن، منتقل شوند. الکتروپوریشن با عبور هزاران ولت در فاصله یک تا دو میلیمتری سلول های معلق در کووت های الکتروپوریشن به وقوع می پیوندد (1.8 تا 2.5 کیلو ولت، 12.5 تا 18 کیلوولت/سانتیمتر). بعد از آن، باید سلول ها تحت مراقبت قرار گیرند تا دوباره تقسیم سلولی در آنها رخ دهد. در این حالت، انها توانسته اند سلول هایی را با پلازمیدهای جدید به وجود بیاورند. این پروسه، تقریبا 10 برابر موثرتر از انتقال مواد شیمیایی است.
علاوع بر آن، الکتروپوریشن، کارامدی بالایی در معرفی ژن های خارجی به سلول ها و بافت های در حال کشت، به ویژه در سلول های پستانداران دارد. برای نمونه، الکتروپوریشن ها برای تولید موش های ناک اوت مورد استفاده قرار میگیرند. یا در درمان های تومور، ژن درمانی ها و درمان هایی که بر پایه سلول هاست، استفاده می شوند. فرایند معرفی dna خارجی به سلول های یوکاریوتی، ترنسفکشن (Transfection) نامیده می شود. الکتروپوریشن به میزان زیادی برای انتقال سلول های معلق در کووت های الکتروپوریشن مورد استفاده قرار می گیرد. اثبات شده است که الکتروپوریشن برای استفاده در بافت ها، برای استفاده در دوران جنینی، بسیار کارامد است. سلول های چسپنده می توانند با استفاده از الکتروپوریشن منتقل شوند.
فعالیت های آزمایشگاهی الکتروپوریشن
الکتروپوریشن، با الکتروپوراتورها، انجام میگیرد. مخلوط سوسپانسیون سلول ها درون کووتهای شیشه ای و یا پلاستیکی ریخته می شود که در دو سمت این کووت ها، الکترودهای آلومنیومی تعبیه شده اند. برای الکتروپوریشن باکتری ها، معمولا، سوسپانسیونی در حد 50 میکرولیتر مورد استفاده قرار می گیرد. قبل از انجام الکتروپوریشن، مخلوط باکتریایی با پلازمیدهایی که باید به درون باکتری ها منتقل شوند، مخلوط می شود. در نهایت، مخلوط به دست آمده به درون کووت ها ریخته می شود. ولتاژهای مورد نظر تعبیه می شود و کووت ها در نهایت درون الکتروپوراتورها قرار می گیرد. انجام این فرایند نیازمند تماس مستقیم بین الکترودها و سوسپانسیون دارد. بلافاصله بعد از الکتروپوریشن، یک میلیمتر از محیط کشت مایع به درون کوت حاوی باکتری ها و یا لوله اپندورف ریخته می شود و در نهایت لوله محتوی باکتری ها در دمای بهینه انکوبه می شود که مدت زمانی در حد یک ساعت و یا بیشتر خواهد بود. محیط کشتی که برای اینکار استفاده می کنند، معمولا محیط کشت های آگاروزی است.
موفقیت در الکتروپوریشن به میزان زیادی وابسته به خلوص محلول حاوی پلازمید، به ویژه محتویات نمکی آن وابسته است. محلول های با غلظت زیاد نمک، ممکن است منجر به تخلیه الکتریکی شود که از آن به عنوان جرقه زدن () یاد می شود. این فرایند می تواند طول عمر باکتری ها را کاهش دهد.
از آنجایی که غشای سلول ها در جریان های معمول و به جز از کانال های یونی قدرت عبور ندارد، و به عنوان خازن های الکتریکی عمل می کنند.
کاربردهای پزشکی الکتروپوریشن
اولین تحقیقاتی که در زمینه الکتروپوریشن و روی سلولهای انسان ها صورت گرفت، به وسیله محققان مدرسه پزشکی ویرجینیای شرقی، و دانشگاه دومینیون در سال 2003 انجام گرفت
اولین درمان های موفق مربوط به تومورهای پوستی بدخیمی بود که روی موش ها و در سال 2007 به کمک گروهی از دانشمندان به دست آمد که در 12 مورد از 13 موش، تومور به طور کامل ریشه کن شد. آنها این نتیجه را با ارسال 80 پالس از 100 پالس در 0.3 هرتز با شدت 2500 ولت بر سانتیمتر، به روی تومور پوستی انجام دادند.
الکتروپوریشن تکنیکی برای بالا بردن نفوذپذیری غشای سلول توسط یک میدان مغناطیسی میباشد. که روش الکتروپوریشن (ایجاد منفذ با جریان الکتریکی) میتواند قابلیت نفوذپذیری پوست نسبت به مواد و داروها را به میزان ۱۰۰۰ برابر افزایش دهد.
الکتروپوریشن و داروها و انتقال ژن ها
الکتروپوریشن میتواند برای انتقال داروها یا ژن ها در سلول های هدف و با بکارگیری پالس های الکتریکی کوتاه انجام پذیرد، بنابراین اجازه انتقال مولکول ها را از غشای سلول ها ایجاد می کند. این روش به الکتروکموتراپی نیز معروف است. محققان موسسه کارولینسکا و دانشگاه آکسفورد از الکتروپوریشن اگزوزوم ها برای انتقال siRNA، الیگونوکلئوتیدهای آنتیسنس، عوامل کموتراپتیک به ویژه نورون ها استفاده می شود. از آنجایی که این اگزوزوم ها قادر به انتقال از سد خونی مغزی هستند، می توانند برای درمان آلزایمر پارکینسون و سرطان های مغزی از این روش استفاده کرد.
دستگاه الکتروپوریشن ارائه شده در شرکت ویتا طب کوشا
