مدل‌سازی بار مولدهای توان پالسی در کاربرد الکتروپوریشن با استفاده از طیف‌سنجی امپدانس سلول‌های نرمال و سرطانی ریه انسان

در این مقاله به مدل‌سازی بار مولدهای توان پالسی جهت کاربرد الکتروپوریشن و با استفاده از طیف‌سنجی امپدانس سلول‌های نرمال و سرطانی ریه انسان پرداخته شده است. با وجود تمایزاتی در رفتار الکتریکی سلول‌های نرمال و سرطانی، مدل‌سازی الکتریکی سلول‌ها می‌تواند در تشخیص سرطان و ایجاد انتخاب پذیری در درمان (مرگ در سلول‌های سرطانی و عدم آسیب به سلول‌های نرمال) موثر باشد. همچنین با توجه به تغییرات گسترده امپدانس سلول‌ها تحت شرایط مختلف و وابستگی ساختارهای مولدهای پالسی به امپدانس بار، مدل‌سازی بار می‌تواند در طراحی مولدهای پالسی برای ایجاد پارامترهای پالس با بیشترین اثرگذاری، بسیار مفید باشد. در این مقاله، امپدانس نمونه‌های زیستی واقع در کووت‌های الکتروپوریشن در فرکانس‌های مختلف اندازه‌گیری شده و درنهایت به جهت تجزیه‌وتحلیل کمی ویژگی‌های الکتریکی بار، یک مدار معادل الکتریکی دقیق ارائه می‌گردد. درواقع مدل الکتریکی ارائه شده، متمرکز به سلول‌ها نبوده و برای مجموعه کووت و محتویات داخلی آن است. این مدل با در نظر گرفتن اثر خازن دولایه الکتریکی و اثرات پارازیتیک و بسط بازه فرکانسی از 100 هرتز تا 500 مگاهرتز ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد، مدل الکتریکی ارائه‌شده با دقت نسبتاً خوبی، با اندازه‌گیری‌های امپدانس انجام‌شده برای نمونه‌های مختلف مطابقت دارد.

load modeling of the pulsed power generators for electroporation using impedance spectroscopy of human lung normal and cancer cells

in this paper, the load of the pulsed power generators is modeled using the impedance spectroscopy of human lung normal and cancer cells for electroporation. due to the differences in the electrical behavior of normal and cancer cells, cell modeling can be used in cancer diagnosis and treatment selectivity (causing cell death in cancer tissues and not damaging the cells, and normal tissues) is effective. also, due to the wide changes in cell impedance under different conditions and the dependence of pulse generator structures on load impedance, cell modeling can have a significant effect on the design of pulse generators and the creation of pulse parameters with the greatest effect. in this paper, the impedance of biological samples is measured at different frequencies. finally, for quantitative analysis of the electrical properties of cells, an accurate electrical equivalent circuit is provided for the load. the proposed electrical model is not cell-focused but on the set of cuvette and its internal contents. this electrical model, taking into account the effect of the two-layer electrical capacitor and parasitic effects, and expanding the frequency range from 100 hz to 500 mhz. the results show that the equivalent electrical circuit provided in most cases with an low error is consistent with the impedance measurements performed for different samples.