Studientyp: Medizinische/biologische Studie (experimentelle Studie)

Permeability changes induced by 130 GHz pulsed radiation on cationic liposomes loaded with carbonic anhydrase. med./bio.

[Permeabilitäts-Veränderungen, induziert durch gepulste 130 GHz-Befeldung, bei kationischen Liposomen, die mit Carboanhydrase beladen wurden].

Veröffentlicht in: Bioelectromagnetics 2007; 28 (8): 587-598

Ziel der Studie (lt. Autor)

Kationische Liposomen, die mit Carboanhydrase beladen wurden, wurden verwendet, um den Einfluss einer 130 GHz-Befeldung, niederfrequent pulsmoduliert, auf die Diffusions-Rate des Substrats p-Nitrophenylacetat durch die Lipid-Doppelschicht zu analysieren.

Hintergrund/weitere Details

Zusätzlich wurden Veränderungen der kinetischen Parameter, so wie Michaelis-Menten-Konstante und maximale Reaktionsrate sowohl der freien Carboanhydrase als auch der beladenen Liposomen untersucht, um mögliche Wirkungen einer 130 GHz-Befeldung auf die Carboanhydrase-Enzymaktivität selbst zu unterscheiden. Die Wirkung einer 130 GHz-Exposition auf die Carboanhydrase-Reaktionsrate wurde ebenfalls vor und nach proteolytischem Verdau der Carboanhydrase untersucht, die auf der externen Liposomen-Oberfläche klebt.
Thermische Wirkungen wurden ebenfalls untersucht.

Endpunkt

Exposition/Befeldung (teilweise nur auf Englisch)

Exposition Parameter
Exposition 1: 130 GHz
Modulationsart: gepulst
Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 s plus 2 min
Exposition 2: 150 GHz
Modulationsart: CW
Expositionsdauer: kontinuierlich für 30 s plus 2 min

Exposition 1

Hauptcharakteristika
Frequenz 130 GHz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 30 s plus 2 min
Modulation
Modulationsart gepulst
Pulsbreite 50 ps
Zusatzinfo

trains of triangular pulses with 330 ps spacing, a train duration of 4 µs, and a train repetition rate of 5, 7, or 10 Hz

Expositionsaufbau
Expositionsquelle
  • free electron laser (FEL) [Gallerano et al., 1999]
Kammer The exposure system was located in a temperature-controlled room (~22 °C). The temperature at the bottom of the cuvette containing the liposome suspension was continuously monitored and recorded during the irradiation time.
Aufbau The sample cell of a CARY 50 spectrophotometer was modified to directly deliver the radiation to one side of the cuvette (1 cm wide x 3 cm high x 0.5 cm thick) containing the liposomes in a final volume of 1.5 ml. The radiation generated by the FEL was sent through a copper light-pipe with 2.5 cm diameter. An electroformed copper horn was used to match the circular cross-section of the light-pipe to the rectangular cross-section of the cuvette focussing the beam to a spot size of 0.5 cm². The radiation was strongly attenuated while passing through the liposome suspension, and the reflection from the opposite wall of the cuvette was negligible.
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo The radiation was turned on and, after 30 s, the p-NPA was added and stirred before carrying out the kinetic measurement over 2 min. The initial stirring of the liposomes maintained them in suspension and avoided any sedimentation during irradiation.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistungsflussdichte 5 mW/cm² Mittelwert über Zeit berechnet - min
Leistungsflussdichte 17 mW/cm² Mittelwert über Zeit berechnet - max

Exposition 2

Hauptcharakteristika
Frequenz 150 GHz
Typ
Expositionsdauer kontinuierlich für 30 s plus 2 min
Modulation
Modulationsart CW
Expositionsaufbau
Expositionsquelle
  • Impact Avalanche Transit Time (IMPATT) diode
Aufbau The IMPATT diode was connected to the exposure system by means of an additional focusing cone.
Schein-Exposition Eine Schein-Exposition wurde durchgeführt.
Zusatzinfo For comparison purposes, CW irradiation at 150 GHz was performed under identical experimental conditions.
Parameter
Messgröße Wert Typ Methode Masse Bemerkungen
Leistungsflussdichte 6,2 mW/cm² Mittelwert über Zeit berechnet - -

Referenzartikel

Exponiertes System:

Methoden Endpunkt/Messparameter/Methodik

Untersuchtes System:
Untersuchungszeitpunkt:
  • während der Befeldung
  • nach der Befeldung

Hauptergebnis der Studie (lt. Autor)

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Wechselwirkungen zwischen der Lipid-Doppelschicht und der gepulsten 130 GHz-Befeldung stattfinden, die ihre Permeabilität beeinflussen, und dass dies nicht einfach durch Erwärmung verursacht wird. 130 GHz-Exposition, niederfrequent pulsmoduliert (5, 7 oder 10 Hz) kann die Permeabilität der kationischen Enzym-haltigen Liposomen erhöhen.

Studienmerkmale:

Studie gefördert durch

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