Matematično modeliranje permeabilizacije celične membrane in preživetja celic

DERMOL, JANJA (author), Miklavčič, Damijan (mentor)

V magistrski nalogi sem se ukvarjala z matematičnim modeliranjem permeabilizacije in preživetja celic. Pri elektrokemoterapiji in netermični ablaciji tkiva z ireverzibilno elektroporacijo pred posegom pripravimo načrt posega, kjer predvidimo uničeno območje tkiva. Za mejo med živim in uničenim tkivom uporabljamo določene vrednosti električnega polja. Realnejše načrte posega lahko dosežemo z uporabo matematičnih modelov, s katerimi napovemo od 0 % do 100 % uničenje. Na eksperimentalne podatke smo prilegali matematične modele permeabilizacije in preživetja z metodo nelinearnih najmanjših kvadratov. Za modeliranje permeabilizacije je najboljša Gompertzova krivulja. Pri modeliranju preživetja celic v odvisnosti od električnega polja sta najbolj primerna Peleg-Fermijev in logistični model, v odvisnosti od časa pa logistični model. Zdi se, da ima modeliranje deleža preživelih oz. permeabiliziranih celic potencial za uporabo v načrtovanju posegov.

• Language: Slovenian
• Keywords: Elektroporacija, matematični modeli permeabilizacije, matematični modeli preživetja, načrt posega, celična suspenzija, pritrjena plast celic, propidijev jodid, test MTS
• Work type: Master's thesis/paper
• Organization: FE - Faculty of Electrical Engineering
• Year: 2014
• PID: 20.500.12556/RUL-29434
• Publication date in RUL: 05.09.2014

Secondary language

• Language: English
• Title: Mathematical modelling of cell membrane permeabilization and cell survival

Abstract

In this thesis I investigated mathematical modeling of cell membrane permeabilization and cell survival. When treating tumors with electrochemotherapy or non-thermal irreversible electroporaton as a method of tissue ablation we first prepare treatment plan. Currently we use a specific value of electric field to predict which cells will be destroyed and which will be not. We can predict the extent of tissue destruction more realistically using mathematical models of permeabilization and survival. Using these models the percentage of destroyed cells takes all the values between 0% and 100%. Using non-linear least squares method we fit mathematical models of permeabilization and survival. We evaluated goodness-of-fit using R^2. We identified Gompertz curve as the most suitable for modeling cell permeabilization. We found Peleg-Fermi and logistic mathematical model to be the most suitable for modeling cell survival. So far it seems possible to use mathematical models in treatment planning.

• Keywords: Electroporation, mathematical models of permeabilization, mathematical models of survival, treatment plan, cell suspension, cell monolayer, propidium iodide, MTS assay