Mortar finite element method for cell response to applied electric field

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Pérez, Cesar Augusto Conopoima
• Orientador(a): Rocha, Bernardo Martins
• Banca de defesa: Loula, Abimael Fernando Dourado , Chapiro, Grigori , Toledo, Elson Magalhães
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Método de elementos finitos mortar; Multiplicador de lagrange; Resposta ativa e passiva da célula; Campo elétrico aplicado; Mortar finite element method; Lagrange multiplier; Passive and active response of the cell; Applied electric field
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6037

A resposta passiva e ativa de uma célula biológica a um campo elétrico é estudada aplicando um Método de Elementos Finitos Mortar MEFM. A resposta de uma célula é um processo com duas escalas temporais, o primeiro na escala de microsegundos para a polarização da célula e o segundo na escala de milisegundos para a resposta ativa devido a dinâmica complexa das correntes nos canais iônicos da membrana celular. O modelo matemático para descrever a dinâmica da resposta celular é baseado na lei de conservação de corrente elétrica em um meio condutor. Introduzindo uma variável adicional conhecida como multiplicador de Lagrange definido na interface da célula, o problema de valor de fronteira associado a conservação de corrente elétrica é desacoplado do problema de valor inicial associado a responta passiva e ativa da célula. O método proposto permite resolver o problema da distribuição de potencial elétrico em um arranjo geométrico arbitrário de células. Com o objetivo de validar a metodologia apresentada, a convergência espacial do método é numericamente investigada e a solução aproxima e exata que descreve a polarização de uma célula, são comparadas. Finalmente, para demonstrar a efetividade do método, a resposta ativa a um campo elétrico aplicado num arranjo de células de geometria arbitraria é investigada.