Potenciación eléctrica de la permeabilización de biomembranas con péptidos policatiónicos.

Los peptidos policationicos representan un gran interes como drogas antimicrobianas y anticangerigenas. Varios peptidos de esta clase, desarrollados en nuestro laboratorio de Biofisica (Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellin, escuela de fisica), han demostrado una gran capacidad para permeabilizar membranas biologicas (Lemeshko et al., 2005; Arias et al., 2009; Lemeshko, 2010, 2011, 2013, 2014; Lemeshko Orduz, 2013). Algunos de estos peptidos, que poseen varias actividades biologicas, fueron patentados: el peptido BTM-P1 en los Estados Unidos (Lemeshko et al., 2006), y los peptidos BTM-P1 y BTM-P4 en Colombia (Lemeshko et al., 2008; Orduz, Lemeshko, 2016). Una de las caracteristicas mas importantes de estos peptidos fue la dependencia del grado de permeabilizacion de biomembranas del potencial electrico negativo de membrana, generado por la energizacion de mitocondrias (Lemeshko et al., 2005, Lemeshko, 2010), como el potencial de difusion (Arias et al., 2009; Lemeshko, 2011, 2013; Lemeshko, Orduz, 2013), o como el resultado de aplicacion de pulsos electricos (Lemeshko, 2013). La potenciacion con pulsos electricos aplicados de la permeabilizacion de celulas con peptidos policationicos representa un gran interes para el uso de estos peptidos en el tratamiento combinado de tumores solidos y para un incremento significativo de sus actividades antimicrobianas. Para este fin se requieren mas estudios de eficiencia de la potenciacion electrica de biomembranas en funcion del tiempo de aplicacion de pulsos electricos y de sus caracteristicas como pulsos monopolares, bi-monopolares, o bipolares. Ademas, la actividad de peptidos policationicos depende de su afinidad a biomembranas, primero que todo a su bicapa lipidica, lo que depende a su vez del potencial electrico superficial de membrana, desarrollado por la interaccion del peptido mismo o de otras sustancias con la bicapa lipidica (Lemeshko, 2014). El proyecto presentado plantea continuar con esta linea de estudio. El potencial electrico transmembranal alto en globulos rojos, como celulas-modelo que normalmente posee el potencial de membrana de unos -10 mV, se inducira mediante la aplicacion de pulsos electricos usando una maquina electroporadora de muestras biologicas disenada (Solicitud de patente, Lemeshko, Ortiz, 2016). La maquina electroporadora permite programar pulsos electricos rectangulares de distinta polaridad electrica y duracion aplicados a la suspension de celulas. Ademas, seran disenados y construidos varios modulos de sensores que se incorporaran en el portacubeta de nuestra maquina de electroporacion, midiendo en tiempo real temperatura, dispersion y transmitancia de la luz en la suspension de celulas. Se esperan diferentes grados de permeabilizacion de la membrana con pulsos electricos programados, que dependera de la forma de pulsos, monopolares, bi-monopolares o bipolares, con la misma cantidad de energia entregada a la muestra biologica, y la presencia de peptidos policationicos. Tambien se estudiara el grado de afinidad de los peptidos policationicos hacia la membrana. En estos experimentos se usaran liposomas para evaluar el grado de la interaccion de los peptidos con la bicapa lipidica, segun el potencial electrico superficial desarrollado por esta interaccion, lo que sera evaluado con sondas ionicas fluorescentes (Lemeshko, 2014). En general, el proposito del proyecto es evaluar el efecto de pulsos electricos sobre la permeabilizacion de biomembranas en presencia y ausencia de algunos peptidos policationicos, en funcion de su interaccion con la bicapa lipidica, y realizar un analisis bibliografico en el area de efectos de esta clase de peptidos sobre la bicapa lipidica, biomembranas y celulas vivas.