Этот протокол позволяет контролировать разделение раковых и здоровых клеток, сохраняя постоянную проводимость и изменяя применяемую частоту. Этот протокол имитирует контролируемую сортировку неметастатических клеток рака молочной железы и неопухолевых эпителиальных клеток молочной железы с использованием диэлектрофореза AC. Этот метод является первым основанным на моделировании примером встроенного разделения неметастатических клеток рака молочной железы и неопухолевых эпителиальных клеток молочной железы на основе их диэлектрических свойств.
Для начала откройте программное обеспечение Multiphysics, выберите пустую модель и щелкните правой кнопкой мыши на глобальных определениях. Выберите параметры и импортируйте параметры, приведенные в первой таблице, в глобальные определения в виде текстового файла или введите значения по отдельности. Выберите Добавить компонент на вкладке главная и добавьте 2D-компонент.
Щелкните правой кнопкой мыши по геометрии и импортируйте файл модели, дважды щелкнув файл. Выберите пустой материал и используйте свойства материала из первой таблицы. Перейдите на главную вкладку, выберите Добавить физику и введите AC/DC.
Затем перейдите к узлу AC/DC под подузлом электрических полей и токов и выберите электрические токи в качестве физики. Изолируйте стенки канала, чтобы присвоить электродам потенциал, щелкнув правой кнопкой мыши по электрическому току и выбрав подузлы сохранения тока, изоляции и электрического потенциала. Затем выберите Добавить физику на главной вкладке и под узлом потока жидкости перейдите к подузлу однофазного потока и выберите физику ползучего потока.
Щелкните правой кнопкой мыши на однофазном потоке и отобразите границы чипа в виде стен с помощью подузеля стенки. Щелкните правой кнопкой мыши однофазный поток и добавьте два входных подузла и один выходной подузел. Назначьте входные отверстия с помощью входного подузела и используйте нормальную скорость и скорость потока в качестве граничного условия.
Назначьте розетку с помощью подузела розетки. Затем выберите Добавить физику на главной вкладке и под узлом потока жидкости перейдите к подузлу трассировки частиц и выберите физику потока трассировки частиц. Щелкните правой кнопкой мыши узел трассировки частиц и проверьте настройки.
Задайте свойства частиц для ячеек MCF-10A и MCF-7, используя подузел свойств частиц. Выберите свойства частиц из параметров в разделе глобального определения. Добавьте подузел силы перетаскивания, чтобы назначить диэлектрофоретическую силу обоим типам клеток.
В этом случае добавьте свойства частиц из раздела параметров. Теперь выберите «Добавить сетку» и выберите «Тонкая сетка» на вкладке «Главная». Для создания сетки выберите «Построить сетку» и нажмите «Добавить исследование», чтобы добавить три шага исследования.
Первый этап исследования предназначен для моделирования частотной характеристики и использования подузла частотной области. Чтобы смоделировать ползучий поток, выберите стационарный исследовательский узел. Добавьте два зависящих от времени шага для моделирования условий с диэлектрофоретической силой и без диэлектрофоретической силы.
Для диэлектрофоретического состояния узла выберите физику и выбор переменных, установите флажок изменить конфигурацию модели для настройки исследования и отключите диэлектрофоретический шаг. Для диэлектрофоретических состояний не отключайте. Запустите симуляцию после сохранения файла.
После выполнения моделирования CFD путем введения неметастатического рака молочной железы и неопухолевых эпителиальных клеточных линий молочной железы, решите два набора исследований CFD. Для первого набора щелкните правой кнопкой мыши на исследуемом и добавьте параметрический подузел развертки. Нажмите знак плюс, чтобы добавить sigma_m проводимости жидкой среды в качестве переменной развертки.
Выполните параметрическое исследование стреловидности для sigma_m проводимости жидкой среды в диапазоне от 0,01 до 2,5 Сименса на метр, сохраняя постоянную приложенную частоту на уровне 800 килогерц. Для второго набора провести параметрическое исследование развертки, изменяя применяемую частоту переменного тока от 100 килогерц до 100 мегагерц, сохраняя проводимость жидкой среды sigma_m фиксированной на уровне 0,4 Сименса на метр. Рассчитайте силу силы диэлектрофореза, оказываемой на диэлектрическую сферическую частицу в проводящей среде, используя это уравнение под подузлом диэлектрофоретической силы.
Используйте это уравнение для сферической частицы под подузелем диэлектрофоретической силы. Для сферической частицы под подузелем диэлектрофоретической силы используйте это уравнение. Используйте модифицированную форму предыдущего уравнения для моделирования биологических клеток, таких как клетки млекопитающих, которые являются более сложными и имеют многослойную структуру.
Затем решают сложную проницаемость с помощью этого уравнения. Затем строят РЭК как функцию приложенного электрического поля для раковых и здоровых клеток. Щелкните правой кнопкой мыши узел результатов.
Добавьте подузел оценки частиц. А в разделе выражений введите fpt.deff1. K для построения коэффициента CM для частицы one и fpt.deff2.
K для частицы второй. При проводимости жидкой среды 0,01 Siemens на метр и частоте переменного тока 100 килогерц клетки MCF-10A и MCF-7 испытывают положительный диэлектрофорез со значением REK 0,82 и 0,76. При проводимости 0,4 Siemens на метр MCF-10A и MCF-7 показали отрицательное диэлектрофоретическое поведение со значениями REK минус 0,46 и минус 0,31 соответственно.
Когда проводимость была увеличена до 1,2 Сименса на метр, клеточные линии испытали отрицательный диэлектрофорез при 100 килогерцах со значениями REK минус 0,49 и минус 0,43. При проводимости 0,01 Сименса на метр оба типа клеток испытывали положительный диэлектрофорез, двигались в сторону области высокой напряженности электрического поля и выходили из верхнего выхода. Ячейки MCF-10A переместились в верхнюю розетку, в то время как ячейки MCF-7 переместились в нижнее выходное отверстие, когда проводимость была увеличена до 0,4 Siemens на метр с приложенной частотой, зафиксированной на уровне 0,8 мегагерц.
Когда проводимость среды была увеличена до 1,2 Сименса на метр, клеточные линии отошли от областей высокого электрического поля. На частоте 100 килогерц обе клеточные линии испытывали отрицательный диэлектрофорез и двигались к нижнему выходу. Поведение обеих клеточных линий оставалось неизменным до 0,8 мегагерц.
Кроме того, MCF-10A изменили свое диэлектрофоретическое поведение и перешли в положительную диэлектрофоретическую область. При 100 мегагерцах обе клеточные линии испытывали положительную диэлектрофоретику и двигались к верхнему выходу. Эти методы откроют новые площадки для исследователей, которые хотят разделить жизнеспособные и нежизнеспособные клетки и сортировать различные типы раковых клеток, если диэлектрические свойства не одинаковы.
Кроме того, сортировка на основе разных размеров может быть достигнута с использованием одного и того же метода.
