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细胞膜有许多通道，用于在细胞与其环境之间传输各种物质，包括离子。离子传输决定离子交换率(或跨膜传输系数)，进而控制生物功能，如神经兴奋、心跳、肌肉收缩和激素分泌。它也可以是各向异性的，其中离子的不均匀分布导致不同方向上的不同离子交换率。这种效应在异质组织中非常明显。因此，可以通过测量相关的各向异性跨膜转运来检测组织的边界和重叠。

荧光成像和膜片钳方法通常用于此目的。虽然它们确实测量了各向异性传输，但这些方法也会破坏细胞膜结构。因此，需要一种非侵入式检测技术。电阻抗谱 (EIS) 等技术只能测量各向同性传输。电阻抗断层扫描 (EIT) 是 EIS 的增强版本，已与离子传输模型结合应用以计算跨膜传输系数。但仅适用于均匀的离子分布。

最近，由千叶大学高级学术研究所助理教授 Daisuke Kawashima 领导的一组研究人员通过修改 EIT 技术和改进离子传输模型来测量各向异性跨膜传输。他们的工作发表于 2022 年 12 月 22 日的《测量科学与技术》杂志第 34 卷第 3 期。它是由两位千叶大学教授——工学研究科多相流与可视化实验室的武井政博共同撰写的和科学研究生院生物结构化学实验室的 Takeshi Murata。

关键词： 各向异性 离子交换 千叶大学 跨膜转运