Моделирование морфологии и жесткости мембраны эритроцитов после фемтосекундного лазерного облучения

Ставилась цель проведения расчета морфологии эритроцита в рамках простой механической модели и сравнения расчетных данных с экспериментальными данными, полученными при помощи атомно-силовой микроскопии, в том числе для клеток крови после фемтосекундного лазерного облучения. Предложена модель эритроцита, которая представляет эритроцит в виде однородного упругого тела с упругостью, зависящей от расстояния до центра эритроцита. В основу модели положены данные атомно-силовой микроскопии различных авторов, в частности данные по зависимости ригидности мембраны от положения точки измерения на поверхности. В разработанной модели упругость мембраны изменялась в зависимости от расстояния до центра в пределах 1–1,6 кПа. Расчет упругих свойств выполнен методом конечных элементов, что позволило получить зависимость морфологии эритроцита от давления на мембрану, которое менялось в диапазоне 0,5–2 кПа. Хорошее согласие расчетных и экспериментальных данных подтверждает состоятельность модели и позволяет заключить, что морфология эритроцита во многом определяется упругими характеристиками мембраны. Кроме этого, разработанная модель позволила провести моделирование изменения жесткости мембраны эритроцитов после фемтосекундного лазерного облучения, которое выступает как фактор, разрушающий мембрану. Моделирование упругих свойств основывалось на статистическом анализе количественных данных содержания дискоцитов, эхиноцитов, сфероцитов и стоматоцитов, а также на предположении, что жесткость каждой формы есть величина постоянная. Коэффициенты ригидности для различных форм были подобраны методом наименьших квадратов и оказались равны соответственно для дискоцитов, для эхиноцитов, для сфероцитов и для стоматоцитов.