Modelado de electroporación de células nucleadas irregulares que incluye dinámica del radio de poro
Autores: Chiapperino, Michele Alessandro; Bia, Pietro; Lamacchia, Claudio Maria; Mescia, Luciano
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Modelado de electroporación de células nucleadas irregulares que incluye dinámica del radio de poro
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Pulsos eléctricos de alta amplitud
Membranas
Modelos numéricos
Electropermeabilización
Medios biológicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Cuando se aplican pulsos eléctricos de alta amplitud y corta duración a las células, la permeabilidad de sus membranas se incrementa. Desde el punto de vista biológico, el fenómeno está bastante bien entendido, sin embargo, es importante desarrollar modelos numéricos precisos para investigar la efectividad de la electropermeabilización en términos de parámetros eléctricos, geométricos y físicos. Con este fin, en este artículo, ilustramos un enfoque multiphysics espacio-temporal, no lineal y dispersivo para estudiar la electropermeabilización en células con formas nucleadas irregularmente. El modelo acopla las ecuaciones de Maxwell con la ecuación diferencial parcial que describe la creación y cierre de poros, así como la evolución del tamaño de los poros. Las propiedades dispersivas de los medios biológicos y las geometrías irregulares de las membranas se han descrito utilizando la relación Debye de multi-relajación y la superfórmula de Gielis, respectivamente. Las simulaciones numéricas resaltan la importancia de incluir en el modelo la evolución espacial y temporal del radio del poro. De hecho, los resultados numéricos obtenidos muestran discrepancias significativas entre nuestro modelo y aquel en el que la dinámica del radio del poro es despreciable.
Descripción
Cuando se aplican pulsos eléctricos de alta amplitud y corta duración a las células, la permeabilidad de sus membranas se incrementa. Desde el punto de vista biológico, el fenómeno está bastante bien entendido, sin embargo, es importante desarrollar modelos numéricos precisos para investigar la efectividad de la electropermeabilización en términos de parámetros eléctricos, geométricos y físicos. Con este fin, en este artículo, ilustramos un enfoque multiphysics espacio-temporal, no lineal y dispersivo para estudiar la electropermeabilización en células con formas nucleadas irregularmente. El modelo acopla las ecuaciones de Maxwell con la ecuación diferencial parcial que describe la creación y cierre de poros, así como la evolución del tamaño de los poros. Las propiedades dispersivas de los medios biológicos y las geometrías irregulares de las membranas se han descrito utilizando la relación Debye de multi-relajación y la superfórmula de Gielis, respectivamente. Las simulaciones numéricas resaltan la importancia de incluir en el modelo la evolución espacial y temporal del radio del poro. De hecho, los resultados numéricos obtenidos muestran discrepancias significativas entre nuestro modelo y aquel en el que la dinámica del radio del poro es despreciable.