امکان­سنجی محاسباتی تخمین تغییرات پتانسیل غشای سلول­های کروی بر اساس امپدانس­سنجی فرکانس پایین

امروزه در بسیاری از پژوهش­ها از طیف‌سنجی الکتریکی (یا سنجش امپدانس) به عنوان روشی­ غیرتهاجمی برای توصیف مواد بیولوژیکی، تشخیص و درمان استفاده می­شود. این روش می‌تواند پاسخ دی‌الکتریک بسیاری از سلول‌های زنده را به صورت درون­تنی یا برون­تنی بررسی کند. زمانی­که سلول زنده در معرض میدان الکتریکی قرار می­گیرد، به دلیل جابجایی بارهای ازاد و مقید، بر روی سطح غشای آن اختلاف پتانسیلی ایجاد می­شود. از مشخصه­های اصلی سلول­های زنده، پتانسیل غشا است. مطالعات پیشین نشان داده­است که تغییرات پتانسیل غشا در فرکانس­های پایین با افت‌های α و β در نمودار خواص الکتریکی در ارتباط است. در اینجا ما با استفاده از مدلی تحلیلی برای سلول‌های کروی شکل معلق در محلول، به بررسی اثر پارامترهای فیزیکی مختلف بر روی منحنی‌های دی‌الکتریک ( افت α و β ) و تخمین تغییرات پتانسیل غشا پرداخته­ایم.

computational feasibility of estimation of membrane potential changes of spherical cells based on low frequency impedance measurement

nowadays, dielectric spectroscopy (or impedance measurement) as a noninvasive method used in many research to describe biological materials, diagnosis and treatment. this method can measure the dielectric response of many living cells in-vitro or in-vivo. when a living cell is exposed to an electric field, due to the movement of free and bound charges, a potential difference is created across its membrane. one of the main characteristics of living cells is the membrane potential. previous studies have shown that membrane potential changes at low frequencies are related to α and β dispersion in the dielectric properties diagram. here, using an analytical model for spherical cells suspended in solution, we have investigated the effect of different physical parameters on the dielectric dispersion (α and β drop) and estimated the membrane potential changes.