Nghiên cứu sự đứt gãy màng của tế bào thần kinh khi chịu tác động của các trường điện không đồng nhất bằng mô hình phần tử hữu hạn và thực nghiệm

IEEE Transactions on Biomedical Engineering - Tập 49 Số 10 - Trang 1195-1203 - 2002
T. Heida1, J.B.M. Wagenaar1, W.L.C. Rutten1, E. Marani2
1Institute of BioMedical Technology, Department of Biomedical Engineering, Faculty of Electrical Engineering, University of Twente, Enschede, Netherlands
2Neuroregulation Group, Department of Neurosurgery, Faculty of Medicine, University of Leiden, Leiden, Netherlands

Tóm tắt

Cường độ trường điện cao có thể khiến tiềm năng màng tế bào tăng cao. Tại một mức độ đứt gãy nhất định, tiềm năng màng trở nên ổn định do sự chuyển tiếp từ trạng thái cách điện sang trạng thái có độ dẫn điện và thẩm thấu cao. Có suy đoán rằng các lỗ nhỏ được hình thành, qua đó các phân tử có thể được vận chuyển vào và ra khỏi bên trong tế bào. Sự đứt gãy màng có thể xảy ra do sự mở rộng của các lỗ hoặc tạo ra nhiều lỗ nhỏ ở một phần nào đó trên bề mặt màng. Trong các trường điện không đồng nhất, rất khó để dự đoán khu vực màng bị điện xung. Do đó, trong nghiên cứu này, tiềm năng màng được kích thích và khu vực màng nơi tiềm năng này vượt quá mức đứt gãy được điều tra thông qua mô hình phần tử hữu hạn. Các kết quả từ các thí nghiệm mà trong đó sự suy sụp của các tế bào thần kinh được phát hiện đã được kết hợp với các cường độ trường điện tính toán để nghiên cứu sự đứt gãy màng và sự đứt gãy màng. Đã phát hiện ra rằng trong các trường không đồng nhất, sự đứt gãy màng phụ thuộc vào vị trí, đặc biệt là ở các mức đứt gãy cao hơn. Điều này cho thấy rằng kích thước của vị trí màng bị ảnh hưởng bởi điện xung quyết định sự đứt gãy.

Từ khóa

#Biomembranes #Electric breakdown #Nonuniform electric fields #Cells (biology) #Finite element methods #Conductivity #Dielectrophoresis #Frequency #Biomedical engineering #Biological cells

Tài liệu tham khảo

10.1016/S0006-3495(93)81052-X 10.1016/0005-2736(80)90236-9 10.1016/0005-2736(81)90542-3 10.1016/S0022-0728(80)80301-9 10.1071/P98088 10.1016/S0006-3495(00)76447-2 weaver, 2000, electroporation theory, Methods in Molecular Biology, 47 10.1016/S0006-3495(91)82054-9 10.1016/S0006-3495(90)82348-1 10.1007/s002329900387 10.1002/jcb.2400510407 10.1016/S0165-0270(01)00414-9 10.1016/S0302-4598(97)00023-8 zimmermann, 1996, Electromanipulation of Cells 10.1016/B978-1-4832-3111-2.50008-0 10.1016/S0006-3495(90)82447-4 10.1109/10.936368 pohl, 1978, Dielectrophoresis 10.1016/S0006-3495(99)76973-0 10.3109/07388559609147426 10.1159/000125047 10.1016/0149-7634(84)90055-1 10.1016/S0006-3495(98)77600-3 10.1016/S0006-3495(00)76293-X 10.1016/S0006-3495(92)81740-X 10.1016/S0040-6031(99)00100-8