Vaš brskalnik ne omogoča JavaScript!
JavaScript je nujen za pravilno delovanje teh spletnih strani. Omogočite JavaScript ali pa uporabite sodobnejši brskalnik.
Repozitorij Univerze v Ljubljani
Nacionalni portal odprte znanosti
Odprta znanost
DiKUL
slv
|
eng
Iskanje
Napredno
Novo v RUL
Kaj je RUL
V številkah
Pomoč
Prijava
Podrobno
Spatiotemporal analysis of Escherichia coli membrane permeabilization and uptake kinetics induced by a single microbubble cavitation event
ID
Drab, Mitja
(
Avtor
),
ID
Iglič, Aleš
(
Avtor
),
ID
Stopar, David
(
Avtor
),
ID
Pandur, Žiga
(
Avtor
)
PDF - Predstavitvena datoteka,
prenos
(3,61 MB)
MD5: FEB084310BAC0872C8B766AB89540E94
URL - Izvorni URL, za dostop obiščite
https://www.nature.com/articles/s41598-025-26554-4
Galerija slik
Izvleček
A single cavitation microbubble can transiently disrupt the cellular membrane, providing a chemicalfree, targeted drug delivery mechanism. Here, we investigate the spatiotemporal dynamics of membrane permeabilization in an Escherichia coli (E. coli) monolayer exposed to a single cavitation event. Using high-resolution fluorescence microscopy and propidium iodide (PI) uptake as a marker of membrane disruption, we tracked the response of 5565 individual cells around the center of the cavitation event over timescales from microseconds to minutes and spatial scales from 1 to 165 µm. PI uptake rates exhibited a strong spatial dependence, with cells closer to the cavitation center showing rapid and extensive permeabilization. A modified Goldman equation describing PI concentrations inside and outside the cells was used and related to the spatiotemporal measurements of fluorescence intensity. The model accurately captured the first-order PI uptake kinetics, which resulted in saturated fluorescence intensity profiles. Additionally, the model predicted an exponential decay of permeability post-cavitation, implicitly suggesting that pore-resealing dynamics were taking place. Membrane permeability decreased with distance as 1/r, with a characteristic decay time of approximately 3.4 min. Our model thus predicts cell damage induced by a single cavitation event in both space and time. In the present case, where the cavitation bubble reached maximum radius of 29.7 µm, we found that at a distance of 11 µm from the cavitation center,~50% of cell membranes are damaged and permeable to PI, but a pore-resealing mechanism reduces this damage to~1% after 10 min. Our results are consistent with existing sonoporation studies and offer novel insights for optimizing cavitationassisted drug delivery and biofilm disruption strategies.
Jezik:
Angleški jezik
Ključne besede:
cavitation
,
bacterial cells
,
poration
,
propidium iodide uptake
,
Goldman equation
Vrsta gradiva:
Članek v reviji
Tipologija:
1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:
FE - Fakulteta za elektrotehniko
FS - Fakulteta za strojništvo
BF - Biotehniška fakulteta
Status publikacije:
Objavljeno
Različica publikacije:
Objavljena publikacija
Leto izida:
2025
Št. strani:
12 str.
Številčenje:
15, art. 42593
PID:
20.500.12556/RUL-176478
UDK:
577
ISSN pri članku:
2045-2322
DOI:
10.1038/s41598-025-26554-4
COBISS.SI-ID:
259523587
Datum objave v RUL:
02.12.2025
Število ogledov:
373
Število prenosov:
141
Metapodatki:
Citiraj gradivo
Navadno besedilo
BibTeX
EndNote XML
EndNote/Refer
RIS
ABNT
ACM Ref
AMA
APA
Chicago 17th Author-Date
Harvard
IEEE
ISO 690
MLA
Vancouver
:
Kopiraj citat
Objavi na:
Gradivo je del revije
Naslov:
Scientific reports
Skrajšan naslov:
Sci. rep.
Založnik:
Nature Publishing Group
ISSN:
2045-2322
COBISS.SI-ID:
18727432
Licence
Licenca:
CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
Povezava:
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
Opis:
To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.
Sekundarni jezik
Jezik:
Slovenski jezik
Ključne besede:
kavitacija
,
bakterijske celice
,
poracija
,
privzem propidijevega jodida
,
Goldmanova enačba
Projekti
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
Z2-60174
Naslov:
Skaliranje kavitacije od posameznega mehurčka v kavitacijski oblak za povečanje inaktivacije bakterij
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
J2-60032
Naslov:
Večnivojski in integralni pristop k razumevanju kavitacije (MICKA)
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
J2-4447
Naslov:
Vpliv mehanike in topologije membrane na celično ujetje bakterij, virionov in anorganskih delcev
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
J3-60063
Naslov:
Avtologni krvni pripravki z zunajceličnimi delci in hibridosomi za regeneracijo
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
P2-0232
Naslov:
Analiza biomedicinskih slik in signalov
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
P2-0422
Naslov:
Funkcionalne tekočine za napredne energetske sisteme
Financer:
ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:
802-12
Naslov:
Nanostructurome
Financer:
EC - European Commission
Številka projekta:
101131175
Naslov:
Plant EV farming
Akronim:
FarmEVs
Podobna dela
Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:
Nazaj