Določanje pragov elektroporacije v 3d hidrogelih iz fluorescentnih mikroskopskih slikHafner, Klemen (Avtor) Kos, Bor (Mentor) elektroporacijagenski elektroprenos3D tkivni modelobdelava medicinskih slikGenski elektroprenos (GET) predstavlja izjemno obetavno nevirusno orodje za ciljano gensko terapijo, vendar pa njegov uspešen prenos v klinično prakso na živih tkivih omejuje težavnost natančnega določanja lokalnih pragov električnega polja, ki so ključni za zagotavljanje učinkovite transfekcije plazmidov in preživetja celic. Da bi premostili vrzel med eksperimentalnimi rezultati in kompleksnimi numeričnimi modeli, smo razvili robusten in avtomatiziran sistem za obdelavo slik, ki omogoča vrednotenje dinamike elektroporacije v 3D kolagenskih hidrogelnih tkivnih modelih, ki bolj natančno posnemajo strukturno kompleksnost naravne zunajcelične matrike, kot 2D kulture na steklu ali plastiki. Z uporabo računske poravnave visokoločljivostnih eksperimentalnih fluorescenčnih mikroskopskih slik in tridimenzionalnih numeričnih porazdelitev električnega polja, ki smo jih modelirali v programu COMSOL Multiphysics, je naš algoritem neposredno preslikal prostorske koordinate (težišča) posameznih celic in povprečne intenzitete fluorescence na točne lokalne jakosti električnega polja. Z uporabo večparametričnega pristopa fluorescenčnega barvanja smo kvantitativno določili natančne empirične pragove za reverzibilno permeabilizacijo membrane (YO-PRO-1), ireverzibilno poškodbo membrane (propidijev jodid) in celotno viabilnost celic (Calcein AM) pri različnih parametrih pulzov ter geometrijah igelnih elektrod. Prostorska analiza je poleg tega razkrilo pomembno polarnostno odvisno asimetrijo: celice, usmerjene proti katodi (negativni elektrodi), so za dosego uspešne permeabilizacije in celične smrti konsistentno potrebovale nižje jakosti lokalnega električnega polja v primerjavi s celicami, ki so se nahajale v bližini anode (pozitivne elektrode). Razviti analitični sistem tako jasno pokaže ozko terapevtsko okno za genski elektroprenos in zagotavlja visoko ponovljivo metodo za povezovanje eksperimentalnih opažanj z numeričnimi simulacijami, kar predstavlja močno orodje za optimizacijo parametrov pulzov in načrtovanje elektrod za prihodnje aplikacije v kompleksnih tkivnih okoljih.20262026-08-28 14:10:08Diplomsko delo/naloga186236VisID: 62822sl