為進(jìn)一步探究電穿孔理論機(jī)制,通過(guò)COMSOL建立單細(xì)胞電穿孔二維軸對(duì)稱(chēng)模型,該模型同時(shí)納入表征微孔密度的電穿孔漸進(jìn)方程和表征微孔動(dòng)態(tài)演變過(guò)程的孔徑變化方程,且模型的軸對(duì)稱(chēng)性使穿孔面積的計(jì)算更為準(zhǔn)確,從而得到微孔的時(shí)空分布特性,并在此基礎(chǔ)上探討場(chǎng)強(qiáng)和脈寬對(duì)該特性的影響。結(jié)果表明:脈寬100μs、場(chǎng)強(qiáng)2 k V/cm的脈沖作用下,產(chǎn)生微孔7 862個(gè),穿孔面積達(dá)細(xì)胞表面積的6.3%,電穿孔各參量的時(shí)空分布規(guī)律與文獻(xiàn)結(jié)果一致,從而可驗(yàn)證所建模型的有效性;在1～5 k V/cm范圍內(nèi)增大脈沖場(chǎng)強(qiáng),微孔數(shù)與場(chǎng)強(qiáng)成正比,孔徑則與場(chǎng)強(qiáng)成反比,孔面積與細(xì)胞面積之比從1.3%增至12.9%;對(duì)兩組能量相同的納秒脈沖和微秒脈沖進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)脈沖結(jié)束時(shí)前者產(chǎn)生的微孔數(shù)是后者的353.1倍,而在細(xì)胞膜上最靠近電極的點(diǎn),后者的孔徑是前者的19.3倍,說(shuō)明納秒脈沖有利于微孔數(shù)增加,而微秒脈沖有利于孔徑擴(kuò)大。仿真結(jié)果表明,微孔特性決定電穿孔的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程,微孔特性的精確計(jì)算是闡釋電穿孔效應(yīng)的關(guān)鍵所在。

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圖1球形細(xì)胞幾何模型。(a)rz平面;(b)三維旋轉(zhuǎn)空間

圖2細(xì)胞兩極跨膜電位隨時(shí)間變化趨勢(shì)

圖3P1～P7點(diǎn)跨膜電位隨時(shí)間變化趨勢(shì)

圖4P1～P7點(diǎn)膜電導(dǎo)率隨時(shí)間變化趨勢(shì)

本文編號(hào)：3888755