La Ruptura de las Membranas Celulares por Estrés Eléctrico y Mecánico

Intentamos determinar si la tensión mecánica y el estrés eléctrico se acoplan para causar la ruptura de las membranas en las células. Utilizando parches adheridos a celdas de células HEK293, estimamos la tensión producida mecánicamente a partir de la presión aplicada y la geometría del parche. Se aplicaron pulsos de voltaje de amplitud creciente hasta que observamos un aumento repentino de la conductancia y la capacitancia. Para pulsos de 50 µs de duración, la ruptura requería > 0,5 V y dependía de la tensión. Para pulsos de 50-100 ms de duración, la ruptura requería 0,2-0,4 V y era independiente de la tensión. Aparentemente, dos procesos físicamente diferentes pueden llevar a la ruptura de la membrana. Podríamos explicar la respuesta a los pulsos cortos de alto voltaje si se produjera una descomposición en la bicapa lipídica. La energía electromecánica crítica por unidad de área para la descomposición por pulsos cortos fue de dyn 4 dina/cm, de acuerdo con los resultados anteriores en bicapas. Nuestros datos sugieren que, al menos en un parche, la bicapa puede contener una fracción significativa (4 40%) de la tensión media. Para ser compatible con los grandes cambios de área no lítica de los parches, la bicapa parece ser jalada hacia la punta de la pipeta, quizás por fuerzas hidrofóbicas que humedecen las proteínas de la membrana unidas al vidrio. Aunque los voltajes de ruptura para pulsos largos estaban de acuerdo con trabajos anteriores sobre algas, el mecanismo(s) para esta ruptura sigue sin estar claro.

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