大气压等离子体作用于细胞产生电场效应的数值模拟研究

摘要

近年来,随着大气压等离子体技术的发展,等离子体医学作为新兴的交叉学科逐渐发展起来,大量实验研究表明,等离子体对生物组织会产生各种显著的效应,但人们始终缺乏对等离子体与生物组织相互作用内在机理的深入认识.本文从描述大气压等离子体的流体模型出发,耦合描述细胞电学特性的细胞介电模型,研究了正弦电压驱动的介质阻挡放电产生的大气压氦等离子体作用于细胞时,细胞中电场的分布与演化.计算结果表明,细胞膜电压占细胞总电压的主要部分,内膜电压远小于外模电压,肿瘤细胞的跨膜电压明显大于正常细胞的跨膜电压,且内膜电压只在放电过程中数值较大,而外膜电压则在放电后始终保持较大的数值.基于模拟结果,本文还讨论了放电参数对跨膜电压的影响.目前,有关等离子体医学的理论研究还较少,本文的计算将为研究大气压等离子体对细胞的电磁效应机理提供有益的探索.