高压纳秒脉冲电场对同源细胞的杀伤差异性研究

作     者：彭文成 唐潇 刘红梅 董守龙 姚陈果 

作者机构：输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2024年第20期

页      面：6544-6552页

核心收录：

学科分类：080804[工学-电力电子与电力传动] 080805[工学-电工理论与新技术] 1002[医学-临床医学] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100215[医学-康复医学与理疗学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(52237010) 中央高校基本科研业务费医工融合专项(2023CDJYGRH-ZD04)资助项目 

主　　题：纳秒脉冲电场 同源细胞 细胞存活率 水凝胶模拟组织 杀伤差异性 

摘      要：为深入研究高压纳秒脉冲电场诱导同源细胞的生物电学效应的差异性，该文以人永生化角质形成细胞（HaCaT）、人黑色素瘤细胞（A375）和人黑色素瘤耐药细胞（A375/R）为研究对象，开展细胞悬液杀伤实验，并搭建肿瘤三维水凝胶模拟组织消融实验平台，分析高压纳秒脉冲电场对悬浮细胞的杀伤效应以及对模拟组织的消融效果。同时，结合单细胞真实几何尺寸建立有限元仿真模型，分析高压纳秒脉冲电场作用下几何尺寸对细胞核膜上穿孔面积以及穿孔数量的影响。实验结果显示，在高压纳秒脉冲作用下，正常细胞的存活率最高且消融面积最小，肿瘤耐药细胞的存活率最低且消融面积最大。实验与仿真结果表明，正常细胞、肿瘤细胞及肿瘤耐药细胞对高压纳秒脉冲电场的敏感性存在显著差异，高压纳秒脉冲电场对正常细胞的效果最弱，对肿瘤耐药细胞的效果最强。研究表明，高压纳秒脉冲电场在肿瘤消融领域具有不影响周边正常组织的潜在的临床应用价值。