Role of iron, nickel and aluminum ions in the cytotoxicity of the cell culture medium treated by high-voltage pulses

Elektroporacija – reiškinys, kai veikiant biologines membranas trumpu stipraus elektrinio lauko impulsu yra laikinai padidinamas jų pralaidumas įvairioms molekulėms ir jonams. Tai lemia ląstelės plazminėje membranoje impulso metu susiformuojančios poros. Elektroporacijos metu ribose elektrodai–tirpalas ir pačiame tirpale vyksta elektrolizės reakcijos. Vykstant vienai iš anodinių reakcijų – metalų jonų oksidacijai, į terpę iš elektroporacijai naudojamų elektrodų išsiskiria metalų jonai, kurie gali veikti ląstelių gyvybingumą. Kad išsiaiškinti galimą metalų jonų poveikį ląstelių gyvybingumui buvo atlikta serija eksperimentų, kuomet tirtas geležies (Fe2+/Fe3+), nikelio (Ni2+) ir aliuminio (Al3+) metalų jonų poveikis pelės hepatomos MH-22A ir kininio žiurkėno kiaušidžių (CHO) ląstelių gyvybingumui. Elektroporavus ląstelių augimo terpę stačiakampio formos elektriniais impulsais, naudojant nerūdijančio plieno elektrodus buvo nustatyta, kad yra daromas ženklus poveikis pelės hepatomos ląstelių gyvybingumui. Kai elektroporacijai taikyti aliuminio elektrodai, pelės hepatomos ląstelių gyvybingumui nepastebėta ženklaus poveikio. Taip pat vertinta į elektroporuojamą suspenciją elektrinio impulso metu išsiskiriančio nikelio (Ni2+) jonų koncentracija. Tiriant geležies (Fe2+/Fe3+), nikelio (Ni2+) ir aliuminio (Al3+) jonų poveikį ląstelių gyvybingumui, paruoštos ląstelių suspencijos išsėtos į ląstelių augimo terpę papildytą įvairių koncentracijų iš anksto pasiruoštais metalų jonų tirpalais. Įvertintas ilgalaikis ir trumpalaikis metalų jonų poveikis ląstelių gyvybingumui. Eksperimentiškai nustatyta, kad geležies nikelio ir aliuminio jonai daro įtaką pelės hepatomos ir kininio žiurkėno kiaušidžių ląstelių gyvybingumui.Electroporation – the phenomenon, when exposed to biological membranes, a strong electric field of short duration, increases the permeability of various molecules and ions. When the cell suspension is treated by high-voltage electric pulses, various electrolysis reactions occur at each electrode–solution interface. During one of the anodic reaction – oxidation of the metal ions occurs and the metal ions release from the electrodes into the medium. This can have an influence to cell viability. Here, the influence of the ferrum (Fe2+/Fe3+), nickel (Ni2+) ions which releases from stainless–steel electrodes and aluminum (Al3+) ions which releases from the aluminium electrodes during electric pulses on the viability of mouse hepatoma MH–22A and Chinese hamster ovary (CHO) cells has been studied in vitro. It has been shown, that the products of electrolysis reactions have an influence to cell viability when stainless steel electrodes are used. The amount of the nickel ions released from the stainless–steel anode into the medium is proportional to the amplitude of a single square–wave electric pulse (electric charge that has flown through the electrode). The reduction of the mouse hepatoma MH–22A and Chinese hamster ovary (CHO) cells viability by ferrum, nickel, aluminium metal ions has also been shown. The results of the present work can be useful for optimizing the electroporation method as well as for introducing it to medicine or industry.Vytauto Didžiojo universiteta