Distribución espacial de la permeabilización y frentes de pH en un modelo 2D inducido por la electroporación electrolítica: Simulaciones

Abstract

La electroporación electrolítica es una nueva técnica de ablación de tejidos que está dando excelentes resultados en el tratamiento de tumores. Esta técnica consiste en acoplar la electroporación con la ablación electrolítica. El objetivo de este estudio es simular la distribución espacial de los frentes de pH generados por diferentes conjuntos de electrodos y analizar cómo este parámetro afecta el daño tisular cuando se aplica la electroporación electrolítica. Se utiliza un modelo bidimensional de buffer de bicarbonato para simular el tejido biológico. El modelo numérico resuelve las ecuaciones bidimensionales de Nernst-Planck para el transporte de iones en un electrolito de nueve iones. Las simulaciones numéricas muestran que los frentes extremos de pH alcanzaron valores de pH < 4,0 (alrededor de los ánodos) y pH > 8,6 (cerca de los cátodos). Estos valores de pH afectan a los niveles de permeabilización celular, provocando la entrada de altas concentraciones de moléculas en el tejido tratado y, en consecuencia, su destrucción. El patrón espacial de los frentes de pH dependen del tiempo de exposición, la carga aplicada, la forma de la matriz de electrodos y la polaridad entre los electrodos. Los resultados obtenidos en este estudio se contrastaron con los obtenidos en experimentos in vitro e in vivo reportados en la literatura internacional. Concluimos que los frentes de pH ácido-base y la acción que ejercen sobre la permeabilización tisular juegan un papel importante en el daño tisular cuando se aplica la electroporación electrolítica.