在计算生物电磁仿真的背景下，亚细胞结构对生物细胞建模的重要性
摘要：电磁场与真核细胞相互作用的数值研究需要特殊适应的计算机模型。为了研究暴露情况，需使用体积细胞模型进行虚拟显微剂量学，这在数值上是具有挑战性的。出于这个原因，本文提出了一种方法，以空间准确的方式确定单个细胞及其不同区域中发生的电流密度和功率密度，作为组织层微结构中多细胞模型的第一步。为了实现这一目标，在频率范围为10 Hz至100 GHz的虚拟有限元电容器实验中，对具有不同形状（例如球形和椭圆形）和内部复杂性（例如不同器官）的常规真核细胞的电磁暴露进行三维模拟。在这种情况下，研究了细胞区域内电流和功率分布的频谱响应，并将出现的任何效应归因于这些区域的分散材料特性或每种情况下研究的细胞模型的几何特征。在这些研究中，将细胞表示为具有低电导率的内部分布式膜系统的各向异性体，以简化方式模拟内质网。这将用于确定需要对细胞内部进行建模的详细信息，电场和电流密度在该区域如何分布，以及在电磁显微剂量学方面电磁能量在微结构中被吸收的位置。结果显示，在5G频率下，膜对吸收损耗起到了重要贡献。
作者：Kevin Jerbic, Jan Taro Svejda, Benedikt Sievert, Andreas Rennings, J"urg Fr"ohlich, Daniel Erni
论文ID：2206.09757
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-04-18