技术论文和演示文稿

电穿孔是通过应用特定强度和持续时间的外部电场在细胞膜中创建临时亲水孔的过程。它用于基因转染，并将其他有用的生物分子和治疗药物转运到细胞中。当由于电场引起的球形电池的两极诱导足够大的电势差时，会发生细胞膜电穿孔。微流体设备用于以高精度和更大的细胞活力进行单细胞电穿孔。对电场分布和细胞膜通透性的正确理解是创建此类平台的关键因素。在这项工作中介绍了细胞电穿孔模型的诱导跨膜电压（ITV）的差异，以比较了球形形状的生物细胞的有限元分析。细胞膜在一个模型中用边界条件定义，另一个模型在另一个模型中具有全面的模型。将两个模型产生的电场分布相互比较，并与ITV的分析解决方案进行比较。

模拟软件-ComsolMultiphysics®具有1kV/cm的外场和5nm的细胞膜厚度，用于开发计算细胞电动胶质化模型。AC/DC模块中的电流界面具有致密的网格划分和时间依赖的研究方法来定义模型。使用研究后结果分析和MATLAB®工具研究了每种建模方法的诱导跨膜电压的变化。与两个模型的ITV分析结果达成了良好的一致性。分析了零电导率的限制条件，并证明该方程崩溃至ITV =1.5ercosθ，与细胞膜定义方法无关。由于这些区域的电场浓度，最接近电极的细胞膜的两个相反的两极进行了孔隙，并导致ITV值约为0.5V。在两个模型的细胞膜的阳极和阴极杆上，由于孔的形成引起的渗透率增加，因此观察到了诱导的跨膜电压的大量下降。在将电池（-70MV）的稳定静息跨膜电压添加到ITV计算中时，阳极侧变得超极化，阴极侧对于边界条件和全脚模型都会去极化。

这些结果表明，定义细胞膜的两种不同方法在电穿孔之前和之后产生总跨膜电压的可比值，其网状和材料定义技术的差异仅差异。这些研究可以转化为适当的模型选择，用于使用微流体设备研究单细胞电穿孔。