Mielių (Saccharomyces cerevisiae) taikymas biologiniuose jutikliuose ar biokatalizėje ribojamas jų ląstelės sienelės struktūros, kuri apsunkina reikiamų medžiagų transportą. Todėl darbo tikslas – ištirti mielių ląstelių mechaninių savybių ir plazminės membranos bei sienelės pralaidumo pakitimus, veikiant mielių ląsteles cheminėmis medžiagomis bei mikro- ir nanosekundžių trukmės didelės galios impulsais naudojant atominių jėgų mikroskopą bei tetrafenilfosfonio katijonų elektrocheminę analizę. Nustatyta, kad ditiotreitolis (DTT) keisdamas mielių sienelių pralaidumą, pakeičia mielių ląstelių mechanines savybes. Esant didelėms deformacijoms mielių ląstelių tamprumo modulis (Young‘o) padidėjo nuo 1,00 ± 0,04 MPa nepaveiktoms iki 2,14 ± 0,1 MPa DTT paveiktoms mielėms. Tiriant impulsinio elektrinio lauko (IEL) poveikį mielių sienelės pralaidumui, impulso trukmių nuo mikrosekundžių iki nanosekundžių diapazone stebima tiesinė TPP+ absorbcijos greičio priklausomybė nuo impulso energijos. Nustatyta, kad veikiat mieles 60 ns trukmės impulsais ląstelių pralaidumas TPP+ molekulėms, nepažeidžiant mielų gyvybingumo, padidėjo iki 65 kartų lyginant su nepaveiktomis elektriniu lauku mielių ląstelėmis, t.y. 3,5 karto daugiau negu mieles paveikus 150 μs impulsais. Tyrimų rezultatai rodo, kad IEL galima didinti visos ląstelės biologinių jutiklių spartą ir atrankumą. / The application of yeast (Saccharomyces cerevisiae) in the biosensors or in the biocatalysis is limited due to the structure of their cell walls, which complicates the transport of necessary materials. The aim of this work was to investigate the mechanical properties of the yeast cells and the changes of permeability of cell plasma membrane and cell wall, after the impact of chemical compounds on the cell wall permeability and after their exposure of pulsed electric field (PEF) in the range from microsecond till nanosecond pulse duration. For analysis the atomic force microscopy and the electrochemical detection of tetraphenylphosphonium ions were used. Dithiothreitol (DTT) modifies the yeast cell wall permeability changing the mechanical properties of the cells and for high indentations Young modulus increasing from 1.00 ± 0.04 MPa for intact cells to 2.14 ± 0.1 MPa for DTT treated ones. The linear relation between TPP+ absorption rate and pulse energy was determined after investigations of PEF effect to the yeast cell permeability in the range of pulse duration from microseconds to nanoseconds. The obtained 65 time increase of yeast cell wall permeability to TPP+ molecules after the exposure of 60 ns PEF, which does not affect the cell viability, comparing with the intact yeast cells. Such permeability increment was 3.5 times higher in comparison to the yeast cells exposure to 150 µs duration PEF. The finding can be useful for the enhancement of selectivity and response of... [to full text]

The application of yeast (Saccharomyces cerevisiae) in the biosensors or in the biocatalysis is limited due to the structure of their cell walls, which complicates the transport of necessary materials. The aim of this work was to investigate the mechanical properties of the yeast cells and the changes of permeability of cell plasma membrane and cell wall, after the impact of chemical compounds on the cell wall permeability and after their exposure of pulsed electric field (PEF) in the range from microsecond till nanosecond pulse duration. For analysis the atomic force microscopy and the electrochemical detection of tetraphenylphosphonium ions were used. Dithiothreitol (DTT) modifies the yeast cell wall permeability changing the mechanical properties of the cells and for high indentations Young modulus increasing from 1.00 ± 0.04 MPa for intact cells to 2.14 ± 0.1 MPa for DTT treated ones. The linear relation between TPP+ absorption rate and pulse energy was determined after investigations of PEF effect to the yeast cell permeability in the range of pulse duration from microseconds to nanoseconds. The obtained 65 time increase of yeast cell wall permeability to TPP+ molecules after the exposure of 60 ns PEF, which does not affect the cell viability, comparing with the intact yeast cells. Such permeability increment was 3.5 times higher in comparison to the yeast cells exposure to 150 µs duration PEF. The finding can be useful for the enhancement of selectivity and response of... [to full text] / Mielių (Saccharomyces cerevisiae) taikymas biologiniuose jutikliuose ar biokatalizėje ribojamas jų ląstelės sienelės struktūros, kuri apsunkina reikiamų medžiagų transportą. Todėl darbo tikslas – ištirti mielių ląstelių mechaninių savybių ir plazminės membranos bei sienelės pralaidumo pakitimus, veikiant mielių ląsteles cheminėmis medžiagomis bei mikro- ir nanosekundžių trukmės didelės galios impulsais naudojant atominių jėgų mikroskopą bei tetrafenilfosfonio katijonų elektrocheminę analizę. Nustatyta, kad ditiotreitolis (DTT) keisdamas mielių sienelių pralaidumą, pakeičia mielių ląstelių mechanines savybes. Esant didelėms deformacijoms mielių ląstelių tamprumo modulis (Young‘o) padidėjo nuo 1,00 ± 0,04 MPa nepaveiktoms iki 2,14 ± 0,1 MPa DTT paveiktoms mielėms. Tiriant impulsinio elektrinio lauko (IEL) poveikį mielių sienelės pralaidumui, impulso trukmių nuo mikrosekundžių iki nanosekundžių diapazone stebima tiesinė TPP+ absorbcijos greičio priklausomybė nuo impulso energijos. Nustatyta, kad veikiat mieles 60 ns trukmės impulsais ląstelių pralaidumas TPP+ molekulėms, nepažeidžiant mielų gyvybingumo, padidėjo iki 65 kartų lyginant su nepaveiktomis elektriniu lauku mielių ląstelėmis, t.y. 3,5 karto daugiau negu mieles paveikus 150 μs impulsais. Tyrimų rezultatai rodo, kad IEL galima didinti visos ląstelės biologinių jutiklių spartą ir atrankumą.