Modelado de la respuesta mecánica de la membrana celular a la aplicación de un campo eléctrico

Abstract

La electroporación es una técnica que utiliza campos eléctricos pulsantes para crear poros en la membrana celular. Con campos intensos el poro es irreversible y la célula muere, produciendo una ablación exquisitamente precisa del tejido indeseable. Con campos menos intensos, el poro es reversible, y permite la entrada de bleomicina (u otras macromoléculas), provocando la muerte celular por disrupción mitótica selectivamente de aquellas células que se encuentren en ciclo de replicación celular. La disipación del campo eléctrico durante la IRE genera, fuera dela zona de ablación, regiones de células electroporadas reversiblemente, susceptibles a la penetración de drogas.Se ha observado en recientes estudios que al aplicar pulsos eléctricos, el tejido es expuesto a un campo el éctricoexterno induciendo cambios en el pH y la isomolaridad del medio que alteran el potencial transmembranal (TMP)y la forma de la célula. El grado de electroporación de la célula (es decir, ningán efecto, ECT ´o IRE) depende de la magnitud del TMP inducido y su repuesta mecánica al mismo. Caracterizar la interacción entre campos eléctricos pulsantes, las membranas celulares y los tejidos, así también como analizar el proceso de transporte iónico subyacente en la zona de tratamiento, resulta de fundamental importancia para el problema de la IRE/ECT.En este trabajo se desarrolla un modelo que de cuenta de la respuesta mecánica de la membrana celular a la aplicación de un campo electromagnético mediante el método de los elementos finitos. Para ello se trabaja sobre una geometría bidimensional con simetría axial lo que permite representar una célula esférica simétrica. Siendo el mallado del dominio a analizar de vital importancia, se ha desarrollado un mallador embebido en el código para poder aumentar el grado de precisión de nuestros elementos finitos sobre la membrana y poder dar cuenta apropiada de su comportamiento. El código resuelve la distribución de campo eléctrico sobre el dominio, calcula las tensiones sobre la membrana y la deformación inducida. Los resultados se comparan con resultados experimentales obtenidos de la literatura.