纳秒脉冲作用下球形细胞电穿孔过程仿真

作者：张玉; 张琳; 刘欣; 郭飞^*

来源：高电压技术, 2018, 44(10): 3307-3313.

DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.20180925022

• 电穿孔效应
• 五层介电模型
• 阶跃模型
• 电穿孔方程
• 时空分布规律

电穿孔过程中各参数的精确计算是制定电穿孔(EP)治疗计划的关键所在。基于球形细胞五层介电模型,引入介电参数阶跃模型和Smoluchowski电穿孔方程来表征细胞膜的电穿孔效应,定量计算了100ns、45k V/cm纳秒脉冲作用下细胞电穿孔过程中各参量的时空分布规律。结果表明:与单独Smoluchowski电穿孔方程仿真结果相比,引入细胞膜介电常数阶跃模型后,阳极处介电常数在35～120ns跃变为初始值的2倍,使得阳极处电导率变化滞后10 ns,跨膜电位(TMP)变化滞后30 ns;50 ns时阳极附近微孔密度由1012 m-2下降为109 m-2;电穿孔过程中,细胞膜微孔密度在距离阳极4～10μm区域始终维持在初始值,细胞膜跨膜电位在4～5μm出现小于电穿孔阈值的极小值。因此,考虑细胞膜介电常数的影响后,细胞电穿孔的发生和发展过程在时间上出现延迟,且细胞膜上发生电穿孔的区域明显缩小。

• 单位
  重庆市中医院; 重庆邮电大学