Estudo da condutividade elétrica de suspensões de eritrócitos de ratos durante aplicação de campos elétricos intensos: teoria, modelagem e experimentação

Abstract

A aplicação de campos elétricos intensos em suspensões de células provoca o aumento da condutância da membrana plasmática (Gm). Este fenômeno, chamado de eletroporação, tem sido utilizado na biologia e medicina. Alguns mecanismos e fundamentos da eletroporação ainda não são completamente entendidos. Neste trabalho realizou-se medições macroscópicas da condutividade de suspensões celulares, e através da análise numérica, obteve-se as alterações microscópicas (como, condutância e potencial na membrana) causadas pela eletroporação. A alteração da condutividade da suspensão de células foi medida com a aplicação de campo entre 400 e 1650V/cm, para frações volumétricas de p=0,07 e 0,35. Os resultados experimentais (p=0,07) foram utilizados para obter os parâmetros dos modelos de Krassowska et al. (1999) e Hibino et al. (1993). Com a análise numérica, estudou-se a dinâmica de abertura e fechamento dos poros, a distribuição do potencial de transmembrana induzido, o potencial crítico, efeito da condutividade do meio ( o), do citoplasma e do raio da célula (r) na eletroporação. Comparamos os resultados com o modelo da condutividade de Maxwell e Pavlin et al. (2005). O máximo valor de Gm foi entre 1-7S/cm2, e variação do ângulo crítico (a partir do qual Gm é desprezível) entre 50 e 65 . Estes valores confirmam os resultados obtidos por Kakorin et al. (2002) e Schmeer et al. (2004). Os modelos matemáticos apresentaram um erro menor que 3%. A metodologia desenvolvida mostrou-se adequada para o estudo experimental da eletroporação. Demonstrou-se que o e 'r' têm que ser considerados na escolha adequada da intensidade e duração dos pulsos. No entanto, para meios de baixa condutividade, contendo células maiores que 7 m de raio, as dimensões das células não afetam significativamente a abertura de poros.