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Numerical study of opposed zero-net-mass-flow jet-induced erythrocyte mechanoporation

Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2022年第11期43卷 1763-1776页

作者： Xinyue LIU Jinfang AI Jun XIE Guohui HU Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics School of Mechanics and Engineering ScienceShanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy EngineeringCollaborative Innovation Center for the Marine Artificial IntelligentShanghai UniversityShanghai 200072China Zhejiang Lab Hangzhou 311121China

With the advantages of biosafety and efficiency,increasing attention has been paid to the devices for gene and macromolecular drug delivery based on *** transient pore formation on the cell membrane allows cargo transportation when the membrane areal strain is beyond the critical pore value and below the lysis tension *** on this principle,we propose a method to apply the proper fluid stress on cells moving in a microchannel under the action of zero-net-mass-flux(ZNMF)*** this study,an immersed finite element method(IFEM)is adopted to simulate the interaction between the cells and the fluid fields so as to investigate the cell movement and deformation in this mechanoporation *** evaluate the efficiency of the cargo delivery,a pore integral is defined as the mean pore rate when the cell passes through the jet *** analyzing the effects of the parameters,including the pressure gradient along the microchannel,the jet amplitude,and the jet frequency,on the pore integrals,a group of optimized parameters for cargo delivery efficiency are ***,the stability and safety of this system are analyzed in *** results are helpful in designing the mechanoporation devices and improving their efficiency of drug delivery.

关键词： drug delivery membrane mechanoporation zero-net-mass-flux(ZNMF)jet immersed finite element method(IFEM)

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