Mathematical and computer simulation of the electrophysical properties of a multicellular structure exposed to nanosecond electrical pulses

В статье приводятся математические и компьютерные модели, позволяющие исследовать электрофизические свойства (диэлектрическую проницаемость, импеданс) многоклеточной структуры при воздействии наносекундных электрических импульсов. В работе предлагается подход моделирования, включающий в себя комплексное использование классической теории описания электродинамических свойств дисперсных систем и теории эффективной среды. Для описания геометрии клеток используются формулы Джилиса, которые позволяют учитывать неправильные формы клеточных мембран. Проведен вычислительный эксперимент с моделями клеток по исследованию частотных зависимостей диэлектрической проницаемости и импеданса при воздействии наносекундных электрических импульсов. Изучено влияние мембранной пористости на проводимость и диэлектрическую проницаемость клетки. Проведено компьютерное моделирование механизма электропорации плазматической мембраны. Полученные результаты будут полезны для более глубокого понимания фундаментальных процессов, происходящих в клеточной мембране при импульсном электрическом воздействии, и могут использоваться в различных практических приложениях, таких как адресная доставка лекарств, включения генов ДНК и РНК в бактериальные клетки и клетки млекопитающих, а также избирательном уничтожении раковых клеток.