生物通道中热-流-电化学离子流的建模与模拟
数值分析
2015-04-24 v1
摘要
本文研究了细胞内与细胞外区域之间生物通道中的离子电荷传输。研究的重点在于在著名的速度扩展泊松-能斯特-普朗克（vPNP）电扩散模型中引入热驱动力。提出了 vPNP 系统的两个扩展：速度扩展热流体动力学模型（vTHD）和速度扩展电热模型（vET）。两种表述均基于质量、动量和能量守恒原理，并在热力学平衡条件下退化为 vPNP 模型。在引入通道的一维几何表示后，我们讨论了仅依赖于实际可测量量的适当边界条件。随后，我们描述了新模型、用于迭代求解的解映射，以及用于离散化线性化方程的混合-混合通量守恒稳定有限元格式。最后，我们成功将计算算法应用于两种不同真实生物通道的模拟：1）参考文献 \cite{JeromeBPJ} 中研究的 Gramicidin-A 通道；以及 2）参考文献 \cite{Siwy7} 中研究的双极性纳米流体二极管。
引用
@article{arxiv.1504.06137,
title = {Modeling and Simulation of Thermo-Fluid-Electrochemical Ion Flow in Biological Channels},
author = {Riccardo Sacco and Fabio Manganini and Joseph W. Jerome},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.06137},
year = {2015}
}