Quenching of Calcein Fluorescence by Iron Ions in Media and Mouse Hepatoma MH-22A Cells

Ląstelių elektroporacija – tai laikinas ląstelių membranos pralaidumo padidėjimas, atsirandantis dėl stipraus elektrinio lauko impulso (iki 300 V/cm) – plačiai naudojamas ląstelių biologijoje, biotechnologijoje ir medicinoje. Taikant aukštą įtampą elektrolito terpėje, nepaisant kitų elektrolizės reakcijų, vyksta metalų jonų oksidacija ant elektrodo anodo. Dėl šios priežasties anodas pradeda tirpti. Viena iš populiariausių medžiagų naudojamų elektrodų gamybai ir taikoma ląstelių elektroporacijoje yra nerūdijantis plienas. Veikiant aukštos įtampos impulsams iš anodo išsiskiria geležies jonai (Fe2+ ir Fe3+). Jie gali reaguoti su fluorescuojančiomis molekulėmis ir taip sumažinti fluorescuojančių molekulių fluorescencijos intensyvumą. Tai gali paveikti ląstelių elektroporacijos efektyvumo vertinimo rezultatus. Todėl svarbu žinoti, kokie pokyčiai vyksta terpėse jas veikiant stipriais elektriniais impulsais. Darbe tirta geležies jonų įtaka kalceino fluorescencijos intensyvumui trijose skirtingose terpėse – distiliuotame vandenyje, 0,9 % NaCl, DMEM (ang. Dulbecco's Modified Eagle Medium) ir pelės hepatomos MH–22A ląstelėse. Nustatyta, kad fluorescencija labiausiai slopinama 0,9 % NaCl terpėje, o mažiausiai slopinama DMEM terpėje. Pelės hepatomos MH–22A ląstelėse Fe2+ jonai taip pat slopina taip pat slopina kalceino fluorescenciją. Kvantinės chemijos metodais nustatytas kalceino ir geležies jono asociato šarminėje ir rūgštinėje terpėje elektroninių sužadinimų pobūdis ir kalceino bei geležies jono asociato su natrio jonu elektroninio sužadinimo pobūdis bei fluorescencijos gesinimo tipas. Šio darbo rezultatai gali būti naudingi vertinant ląstelių eletropermeabilizacijos efektyvumą.Cell electroporation - a temporal increase of the cell membrane permeability occurring due to the action of the pulses of strong electric field (up to 300 kV/cm) - is widely used in cell biology, biotechnology and medicine. When a high - voltage is applied to the electrolyte solution, besides other electrolysis reactions, the oxidation of the metal ions of the anode occurs. As a result of this, the dissolution of the anode takes place. One of the most popular materials utilized for electrodes, which are used to electroporate the cells, is stainless - steel. In such a case, iron ions (Fe2+ and Fe3+) are released from the anode under the action of high - voltage electric pulses. They can react with fluorescent molecules and decrease the intensity of their fluorescence. This can affect the results of cell electroporation efficiency evaluation. Therefore, it's important to know what changes occur in the media, with strong electrical impulses. In the present work, the effects of iron ions on the fluorescence of calcein in three different media - distilled water, 0.9 % NaCl, Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) and mouse hepatoma MH-22A cells - have been studied. The fluorescence was found to be the most suppressed in 0.9 % NaCl media and the least suppresed in DMEM media. Fe2+ ions inhibit the fluorescence of calcein in mouse hepatoma MH-22A cells. The nature of electronic excitations of associate of the calcein and iron ion in alkaline and acidic media and nature of electronic excitations and fluorescence quenching type of associate of the calcein and iron ion with sodium ion was determined by quantum chemistry methods. The results of this work can be useful when estimating the efficiency of cell eletropermeabilization.Gamtos mokslų fakultetasBiologijos katedr