微毫秒脉冲电场致细胞DNA转染的仿真研究

• 作者: 彭豪 张琳 刘欣 郭飞
• 来源期刊: 电工技术学报
• 关键词: 脉冲电场 电穿孔 孔径变化 DNA迁移 双脉冲
• 年，卷（期）: 2021,（18）
• 所属期刊栏目: 生物电工技术及应用专题
• 页码范围: 3829-3840
• 页数: 12页
• 分类号: TM836|Q64
• 语种: 中文
• DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.L90103

摘要

为研究微毫秒脉冲电场对细胞摄取DNA的影响规律,基于孔密度、孔径及DNA迁移方程,建立脉冲电场作用下球形细胞DNA转染的数学模型,仿真计算典型脉冲参数作用下胞内DNA浓度的变化特性.仿真结果表明:在单个脉宽100μs、电场强度1kV/cm的脉冲作用下,胞内DNA浓度由0增至7.8×10?8mol/m3;而在单个脉宽1ms、电场强度0.5kV/cm的脉冲作用下,胞内DNA浓度增至1.1×10?8mol/m3.同时研究上述两种脉冲组成的双脉冲作用下,其时间间隔(0～1s)以及施加顺序对细胞摄取DNA的影响,结果显示,先施加100μs后再施加1ms脉冲时,不同时间间隔下胞内DNA浓度均为3.45×10?7mol/m3;而当改变脉冲施加顺序且脉冲时间间隔小于10ms时DNA浓度为8.9×10?8mol/m3,当间隔增至1s时,DNA浓度增至1.68×10?7mol/m3.此外,仿真结果显示,特定条件下DNA摄取浓度与脉冲幅值正相关.仿真结果为脉冲致细胞DNA转染的应用提供了脉冲参数优选指导.