Shock wave-induced permeabilization of mammalian cells

Highlights•A non-invasive method to transiently porate mammalian cells.•DNA, RNA and proteins are readily internalized into cells through shock waves.•Therapeutic value of shock wave-assisted macromolecular delivery has been proved.•Shock wave-induced cell membrane permeability enhances efficiency of anticancer drugs.•Acoustic cavitation is the major phenomenon involved in mammalian cell transfection.AbstractControlled permeabilization of mammalian cell membranes is fundamental to develop gene and cell therapies based on macromolecular cargo delivery, a process that emerged against an increasing number of health afflictions, including genetic disorders, cancer and infections. Viral vectors have been successfully used for macromolecular delivery; however, they may have unpredictable side effects and have been limited to life-threatening cases. Thus, several chemical and physical methods have been explored to introduce drugs, vaccines, and nucleic acids into cells. One of the most appealing physical methods to deliver genes into cells is shock wave-induced poration. High-speed microjets of fluid, emitted due to the collapse of microbubbles after shock wave passage, represent the most significant mechanism that contributes to cell membrane poration by this technique. Herein, progress in shock wave-induced permeabilization of mammalian cells is presented. After covering the main concepts related to molecular strategies whose applications depend on safer drug delivery methods, the physics behind shock wave phenomena is described. Insights into the use of shock waves for cell membrane permeation are discussed, along with an overview of the two major biomedical applications thereof—i.e., genetic modification and anti-cancer shock wave-assisted chemotherapy. The aim of this review is to summarize 30 years of data showing underwater shock waves as a safe, noninvasive method for macromolecular delivery into mammalian cells, encouraging the development of further research, which is still required before the introduction of this promising tool into clinical practice.

permeabilization ناشی از موج شوک سلول‌های پستانداران

کاره‌ای مهم: یک روش غیر تهاجمی برای transiently کردن سلول‌های پستانداران. DNA، RNA و پروتیین‌ها به راحتی از طریق امواج شوکی به درون سلول‌ها نفوذ می‌کنند. ارزش درمانی تحویل macromolecular به کمک موج ضربه‌ای اثبات شده‌است. نفوذپذیری غشا سلولی ناشی از موج شوک، کارایی داروهای ضد سرطان را افزایش می‌دهد. کاویتاسیون های آکوستیک، پدیده اصلی دخیل در تکثیر سلولی پستانداران است. ractControlled permeabilization از غشاهای سلولی پستانداران، بنیادی برای توسعه روش‌های ژن‌درمانی با استفاده از تحویل بار macromolecular است، فرآیندی که در برابر تعداد فزاینده‌ای از بیماری‌های سلامتی از جمله بیماری‌های ژنتیکی، سرطان و عفونت‌ها ظاهر شد. vectors ویروسی برای حمل macromolecular با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، با این حال، ممکن است عوارض جانبی غیرقابل‌پیش‌بینی داشته باشند و به موارد تهدیدکننده زندگی محدود شوند. در نتیجه چندین روش شیمیایی و فیزیکی برای معرفی داروها، واکسن و اسیده‌ای نوکلییک به سلول‌ها کشف شده‌است. یکی از جالب‌ترین روش‌های فیزیکی برای رساندن ژن‌ها به سلول‌ها، شوک ناشی از موج ضربه‌ای است. سرعت بالای سیال، که به علت فروپاشی of پس از عبور موج شوک ساطع می‌شود، مهم‌ترین ساز و کاری است که با این تکنیک به غشا سلولی کمک می‌کند. Herein، پیشرفت در permeabilization ناشی از موج شوک سلول‌های پستانداران ارایه می‌شود. پس از پوشش مفاهیم اصلی مرتبط با استراتژی‌های مولکولی که کاربردهای آن‌ها به روش‌های انتقال مواد مخدر بستگی دارد، فیزیک در پشت پدیده موج شوک توضیح داده می‌شود. بینش در مورد استفاده از امواج شوک برای نفوذ غشا سلولی، همراه با مروری بر دو کاربرد عمده پزشکی در این زمینه - یعنی اصلاح ژنتیکی و شوک ناشی از موج شوک ناشی از سرطان، مورد بحث قرار می‌گیرد. هدف از این بازبینی خلاصه کردن ۳۰ سال داده نشان می‌دهد که امواج شوک آبی را به عنوان یک روش بی‌خطر و غیر تهاجمی برای انتقال macromolecular به سلول‌های پستانداران، تشویق توسعه تحقیقات بیشتر، که هنوز قبل از معرفی این ابزار امیدوارکننده به کار بالینی مورد نیاز است، نشان می‌دهد.

ترجمه شده با