纳米孔阻塞：细胞膜中双极抵消的生物物理机制

大量实验报道，极大但短暂的电场脉冲会引发双极抵消（BPC）。这种异常的细胞响应出现于首个脉冲之后紧跟一个反向极性的第二脉冲时。BPC 可能具有普遍性，但目前缺乏机制性解释。细胞电穿孔（EP）的多个版本“标准模型”均无法解释 BPC。本文首次展示，标准模型的一个扩展如何能够解释定义 BPC 的一项关键实验观测：进入细胞的示踪物量，以及示踪物内流如何被双极脉冲的第二部分所减少。该扩展模型还能解释 BPC 的恢复现象，即若第一与第二脉冲间隔增大，BPC 程度会减弱。我们的方法为逆向工程，即识别并引入一种额外的生物物理机制，使孔传输得以改变。我们假设，来自膜外的阻塞分子进入孔内部或在其内重新定位。重要的是，该附加机制是基础且通用的，涉及分配与阻碍的组合。膜附近的分子可进入孔中以阻断示踪分子的传输，同时仍允许支配电行为的小离子（+/- 1）通过。解释此类行为需要扩展标准模型。