细胞膜损伤和细胞内传递在跨槽微通道中的计算研究
Ruixin Lu1,2, Peng Yu3, Yi Sui2
1School of Mechanical Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China. lurx@usst.edu.cn.
Soft matter
|April 5, 2024
概括
计算模拟揭示了微通道流如何损害细胞膜,增强溶液的输送. 低膜粘度细胞在惯性流中经历更大的损伤,但更高的膜粘度可以减轻这种影响.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 微流体学 微流体学
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 细胞膜完整性对于生物功能至关重要.
- 微流体设备可以精确控制细胞环境.
- 增强细胞内运输是药物输送和诊断的关键.
研究的目的:
- 开发一个计算框架来模拟流动诱导的细胞膜损伤.
- 为了研究微通道流对细胞内质量传输的影响.
- 探索流量参数和细胞特性对膜损伤和溶液吸收的影响.
主要方法:
- 一个三维的计算框架,结合了沉浸边界格子-博尔兹曼和连续损伤力学.
- 模拟细胞作为交叉槽微通道内的粘弹性液滴.
- 在模拟细胞流动动力学之前与基准案例进行验证.
主要成果:
- 流动强度,通道液粘度和细胞膜粘度显著影响膜损伤和细胞内运输.
- 惯流模式 (低粘度,高速度) 与粘度模式相比,在低粘度细胞中会导致较大的膜损伤.
- 增加细胞膜粘度可以减少细胞变形并减轻损伤,特别是在惯流中.
结论:
- 计算框架准确地模拟了流动诱导的细胞膜损伤和增强的细胞内运输.
- 流动模式和细胞膜特性极大地影响了膜破坏和溶液输送的程度.
- 这些发现可以指导微流体装置的设计,用于向细胞膜透和细胞内传递.
