Моделирование собственных колебаний клеток и взаимодействия микропузырьков с делящимися раковыми клетками в ультразвуковом поле

Ранние работы по воздействию непрерывного ультразвука на развитие клеток яйца морского ежа показали, что ультразвуковая обработка приводит к появлению чудовищных эмбрионов, которые погибают на последних стадиях своего развития [1]. Эти результаты, объясняются действием стабильной кавитации. В настоящее время также установлено, что существует родитель-эмбрион акустическая связь. Данные, полученные в [2], указывают на то, что эмбрионы могут получать информацию о внешней среде, подслушивая родительские звуковые сигналы. Также было выявлено, что птичьи эмбрионы могут сообщать о риске хищничества своим братьям и сёстрам до вылупленные. Эта коммуникация, которая, возможно, происходит с помощью вибрационных сигналов, координирует траектории развития кладки [3].
В этой работе мы исследуем реакцию клеток и деформацию, вызванные соседним колеблющимся пузырьком, используя оболочечную модель клетки. В модели оболочки движение клетки состоит из движения трёх компонентов: внутренней вязкой жидкости, тонкой эластичной оболочки и окружающей вязкой жидкости [4]. Толщина оболочки мала по сравнению с радиусом клетки, так что оболочку можно рассматривать как упругую поверхность, разделяющую две вязкие жидкости.
Показано, что при дипольных колебаниях оболочка ячейки деформируется из-за изменения площади оболочки. Для колебаний квадрупольной моды и мод более высокого порядка движение ячейки определяется модулем сдвига оболочки $\mu$. Также обсуждаются потенциальные приложения, связанные с разрушением бактерий и раковых клеток [5].



1. Maslov, K.I., I.V. Marakueva, R.G. Mayev, V.V. Trepakov, Action of ultrasound on the membrane potential and embryonic development of sea urchin eggs. Biofizika, 1987. 32(6): 1028.
2. Mariette, M.M., A. Pessato, W.A. Buttemer, A.E. McKechnie, E. Udino, et al., Parent-embryo acoustic communication: a specialised heat vocalisation allowing embryonic eavesdropping. Scientific Reports, 2018. 8.
3. Mariette, M.M.K.L. Buchanan, Good vibrations in the nest. Nat. Ecol. Evol., 2019. 3(8): 1144.
4. Zinin, P.V., J.S. Allen, V.M. Levin, Mechanical resonances of bacteria cells. Physical Review E, 2005. 72(6): 061907.
5. Zinin, P.V., J.S. Allen, Deformation of biological cells in the acoustic field of an oscillating bubble. Physical Review E, 2009. 79(2): 021910.