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高压纳秒脉冲电场对同源细胞的杀伤差异性研究

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电工技术学报 2023年

作者：彭文成唐潇刘红梅董守龙姚陈果重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室国网浙江省电力有限公司杭州供电公司

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，本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... 详细信息

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，本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及消融面积最小，肿瘤耐药细胞的存活率最低及消融面积最大。实验与仿真结果表明，正常细胞、肿瘤细胞及其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。

关键词：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

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纳秒脉冲电场诱导B16细胞凋亡的机制研究

电子科技大学学报 2020年第6期49卷 949-954页

作者：饶鑫陈晓东周俊刘贻尧 Yasir Alfadhl 电子科技大学电子科学与工程学院成都611731 玛丽女王大学电子工程与计算机科学学院伦敦E14NS 电子科技大学生命科学与技术学院成都610054

纳秒脉冲电场具有诱导癌细胞凋亡、抑制肿瘤生长和诱导抗肿瘤免疫的作用。由于纳秒脉冲诱导治疗涉及的通路过多和常规检测特异性生物标志物技术的局限性,其凋亡机制尚未达成共识且暂时没有高效的研究方法。为了深入研究凋亡机制,该文利... 详细信息

纳秒脉冲电场具有诱导癌细胞凋亡、抑制肿瘤生长和诱导抗肿瘤免疫的作用。由于纳秒脉冲诱导治疗涉及的通路过多和常规检测特异性生物标志物技术的局限性,其凋亡机制尚未达成共识且暂时没有高效的研究方法。为了深入研究凋亡机制,该文利用蛋白芯片技术和富集分析技术研究了纳秒脉冲电场诱导小鼠黑色素瘤B16细胞的凋亡机制,并推导了纳秒脉冲诱导治疗的凋亡机制。该研究方法对于有此类靶点数目众多的机制研究具有独特的优势,可为设计未来的纳秒脉冲诱导治疗方案提供参考,优化最佳的脉冲参数或增强/抑制特定的分子以获得最佳治疗效果。

关键词：蛋白芯片细胞凋亡富集分析纳秒脉冲电场

纳秒脉冲电场联合多壁碳纳米管对皮肤癌细胞活性的剂量效应研究

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电工技术学报 2019年第22期34卷 4849-4857页

作者：米彦李盼刘权杨骐瑜唐均英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) 重庆400030 重庆医科大学附属第一医院重庆400016

为了研究多壁碳纳米管(MWCNTs)联合纳秒脉冲电场(nsPEF)影响离体细胞活性的剂量效应,采用CCK-8检测法对比分析皮肤癌A375细胞活性随电场强度E、脉宽t、脉冲个数N等单因素的变化规律。研究表明,细胞活性随电场强度和脉宽的变化具有阈值效... 详细信息

为了研究多壁碳纳米管(MWCNTs)联合纳秒脉冲电场(nsPEF)影响离体细胞活性的剂量效应,采用CCK-8检测法对比分析皮肤癌A375细胞活性随电场强度E、脉宽t、脉冲个数N等单因素的变化规律。研究表明,细胞活性随电场强度和脉宽的变化具有阈值效应(S形变化),而随脉冲个数的变化无明显的阈值效应(指数型变化)。细胞活性随脉冲注入能量E(tN)0.5的增加呈现S形下降。基于logistic模型利用一元非线性回归分析方法分别拟合得到细胞活性与三个脉冲参数间的函数关系。同时,建立细胞活性与多因素之间的归一化关系。结果表明,MWCNTs的加入不影响细胞活性与脉冲参数间的变化规律,但却明显降低了nsPEF杀伤肿瘤细胞所需要的幅值,从而可以有效提高nsPEF在肿瘤治疗中的电气安全性。

关键词：多壁碳纳米管纳秒脉冲电场细胞活性 logistic模型归一化关系

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纳秒脉冲电场在肝脏肿瘤消融中的研究进展

中国医疗设备 2023年第5期38卷 49-55页

作者：杜梦茹马若男季振宇华浅近陈新华庄杰中国科学技术大学生物医学工程学院(苏州)生命科学与医学部江苏苏州215163 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163 郑州大学农学院河南省离子束生物工程省重点实验室河南郑州450001 空军军医大学军事生物医学工程学系医学电子工程学教研室陕西西安710032 台州市立医院肿瘤介入科浙江台州318000 浙江大学附属第一医院肝胆胰外科浙江杭州310003 浙江省脉冲电场技术医学转化重点实验室浙江杭州311100

纳秒脉冲电场(Nanosecond Pused Electric Field,nsPEF)作为一种新型的实体肿瘤消融物理因子,在肝癌治疗中受到广泛关注,目前已进展到临床研究阶段。大量研究表明,nsPEF不仅能够诱导肝癌细胞凋亡、消融肝脏肿瘤,还能激发机体的先天和适... 详细信息

纳秒脉冲电场(Nanosecond Pused Electric Field,nsPEF)作为一种新型的实体肿瘤消融物理因子,在肝癌治疗中受到广泛关注,目前已进展到临床研究阶段。大量研究表明,nsPEF不仅能够诱导肝癌细胞凋亡、消融肝脏肿瘤,还能激发机体的先天和适应性免疫反应,抑制肝脏肿瘤的复发和转移。本文对nsPEF在肝脏肿瘤消融中的研究进展进行综述,并对尚需研究和探讨的问题进行展望,以期进一步推动nsPEF肝脏肿瘤消融的应用。

关键词：纳秒脉冲电场肝脏肿瘤不可逆电穿孔非热肿瘤消融

纳秒脉冲电场刺激促进人真皮成纤维细胞成骨的实验研究

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中国医疗设备 2023年第5期38卷 20-24,43页

作者：来经天王泽伟董延钊姚成俊周海英 Ahmad Alhaskawi 李鹏飞涂田陈永刚 Sahar Ahmed Abdalbary 卢荟浙江大学医学院附属第一医院骨科浙江杭州310003 浙江大学医学院附属第一医院整形美容科浙江杭州310003 浙江省脉冲电场技术医学转化重点实验室浙江杭州311100 埃及贝尼苏韦夫纳赫达大学物理治疗学院骨科物理治疗系埃及贝尼苏韦夫2711860

目的探究超短纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)是否能够促进成纤维细胞向成骨细胞的表型转化。方法用0、5 kV/cm的场强刺激成纤维细胞,观察其在普通培养基和三向分化诱导培养基中生长情况,蛋白印迹测定细胞内调... 详细信息

目的探究超短纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)是否能够促进成纤维细胞向成骨细胞的表型转化。方法用0、5 kV/cm的场强刺激成纤维细胞,观察其在普通培养基和三向分化诱导培养基中生长情况,蛋白印迹测定细胞内调控生长及分化Hippo通路下游信号分子水平,并通过体内注射细胞-凝胶复合体进行裸鼠体内成骨实验。结果 5kV/cm nsPEF促进了成纤维细胞的增殖,并促进了成骨、成软骨分化,但对成脂分化影响不显著。低能量脉冲电场刺激抑制了Hippo通路下游各信号分子磷酸化水平,促进了裸鼠体内成骨,灰度分析显示,YAP1及LATS1的磷酸化蛋白与非磷酸化蛋白比值在5 kV/cm的脉冲电场刺激后明显降低,提示HIPPO信号通路受到抑制(P<0.05)。结论低强度nsPEF刺激有效促进了成纤维细胞的增殖和表型转化,并在裸鼠模型上证实了可行性和有效性。

关键词：成骨细胞纳秒脉冲电场人真皮成纤维细胞成骨试验

纳秒脉冲电场通过破坏线粒体诱导心肌消融研究

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中国医疗设备 2023年第5期38卷 25-30页

作者：吴胜军陈若诗陈新华滕鹏马量浙江大学附属第一医院心脏大血管外科浙江杭州310003 浙江大学附属第一医院肝胆胰外科浙江杭州310003 浙江省脉冲电场技术医学转化重点实验室浙江杭州311100

目的通过纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)对体内外心肌细胞的实验研究,探讨其对细胞凋亡及对心脏活动的影响,并通过转录组研究进一步探讨机制。方法利用0~20 kV/cm场强对体外H9c2心肌细胞进行各50次电击的消融试... 详细信息

目的通过纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)对体内外心肌细胞的实验研究,探讨其对细胞凋亡及对心脏活动的影响,并通过转录组研究进一步探讨机制。方法利用0~20 kV/cm场强对体外H9c2心肌细胞进行各50次电击的消融试验,确定能实现有效细胞凋亡的参数,进一步在此参数下进行小鼠心肌消融及转录组研究。结果15 kV/cm场强+50次电击体外心肌细胞在0、24、48 h的凋亡率分别为62.3%、78.8%、80.6%,可见消融区域线粒体膜结构明显破坏,诱导心肌细胞进入凋亡调控,导致心肌细胞释放细胞色素c;小鼠心肌完全消融率达76.2%。结论15 kV/cm场强+50次电击通过破坏线粒体诱导心肌凋亡并最终实现消融区域心肌细胞坏死性凋亡,且不影响心脏周围的其他组织,可作为心房颤动(Atrial Fibrillation,AF)消融的有效手段。

关键词：纳秒脉冲电场心肌细胞心房颤动线粒体凋亡

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纳秒脉冲电场治疗黑色素瘤的前景

中国医疗设备 2023年第5期38卷 70-74,85页

作者：王泽伟姚成俊董延钊周海英 Ahmad Alhaskawi 李鹏飞涂田陈永刚卢荟浙江大学医学院附属第一医院骨科浙江杭州310003 浙江大学医学院附属第一医院整形美容科浙江杭州310003 浙江省脉冲电场技术医学转化重点实验室浙江杭州311100

作为一种新型的治疗手段,纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulse Electric Field,nsPEF)在黑色素瘤治疗中显示出了良好的应用前景。本文综述了nsPEF治疗黑色素瘤在细胞实验、动物实验与人体实验方面的研究进展,指出了nsPEF可通过多种机制诱导... 详细信息

作为一种新型的治疗手段,纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulse Electric Field,nsPEF)在黑色素瘤治疗中显示出了良好的应用前景。本文综述了nsPEF治疗黑色素瘤在细胞实验、动物实验与人体实验方面的研究进展,指出了nsPEF可通过多种机制诱导黑色素瘤消融,并产生长期抗肿瘤记忆抑制其复发转移,同时具有高度靶向效果,不产生额外热损伤。这些独特优势对于黑色素瘤治疗具有广阔的临床应用前景,为临床治疗黑色素瘤提供了新的思路。

关键词：不可逆电穿孔纳秒脉冲电场消融黑色素瘤

纳秒脉冲电场消融技术的生物机制及其在加速康复外科中的应用前景

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加速康复外科杂志 2022年第1期5卷 8-12页

作者：刘振国陈永刚任志刚陈新华浙江省脉冲电场技术医学转化重点实验室浙江杭州310003 杭州睿笛生物科技有限公司浙江杭州310003 郑州大学第一附属医院感染性疾病科河南郑州450052 浙江大学医学院附属第一医院肝胆胰外科浙江杭州310003

为了发挥加速康复外科的优势,需要采用精准微创外科治疗手段,并与重要围手术期治疗方法切入整合。脉冲电场消融技术已在加速康复外科中显示出潜在优势,对于纳秒脉冲电场这一最新迭代技术的基础和临床研究也越来越多。本文着重系统回顾... 详细信息

为了发挥加速康复外科的优势,需要采用精准微创外科治疗手段,并与重要围手术期治疗方法切入整合。脉冲电场消融技术已在加速康复外科中显示出潜在优势,对于纳秒脉冲电场这一最新迭代技术的基础和临床研究也越来越多。本文着重系统回顾了纳秒脉冲电场在肝癌中的研究进展,揭示纳秒脉冲电场作用于细胞产生影响的机制,阐明这一微创技术在加速康复外科应用中的生物机制。纳秒脉冲具有诱导肝癌细胞凋亡、抑制肿瘤血管生成、激活免疫细胞、减少肿瘤复发与转移的作用。上述消融机制决定了纳秒脉冲电场消融肿瘤的临床应用场景。纳秒脉冲不产生焦耳热,可安全用于紧贴大血管的肿瘤;能突破手术和热消融禁区,微创精准用于大血管旁肿瘤的治疗;通过常温消融降低消融损伤、激活免疫。可以在门诊进行手术,缩短住院时间、降低卫生经济负担。

关键词：纳秒脉冲电场加速康复外科肝癌细胞实验动物实验免疫反应

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纳秒脉冲电场技术的皮肤恶性肿瘤应用前景

中国医疗设备 2023年第5期38卷 65-69页

作者：毛云涛艾赛提·吐尔干陈永刚包祺浙江大学医学院附属第一医院手术室浙江杭州310003 新疆医科大学第一附属医院外科新疆乌鲁木齐830054 浙江省脉冲电场技术医学转化重点实验室浙江杭州311100 浙江大学医学院附属第二医院整形科浙江杭州310003

皮肤恶性肿瘤主要包括基底细胞癌、皮肤鳞状细胞癌和恶性黑色素瘤。对于皮肤恶性肿瘤的治疗主要包括根治性手术和全身治疗。但是手术造成的周围健康组织损伤和全身治疗的副作用在一定程度上影响了患者的预后。纳秒脉冲电场(Nanosecond P... 详细信息

皮肤恶性肿瘤主要包括基底细胞癌、皮肤鳞状细胞癌和恶性黑色素瘤。对于皮肤恶性肿瘤的治疗主要包括根治性手术和全身治疗。但是手术造成的周围健康组织损伤和全身治疗的副作用在一定程度上影响了患者的预后。纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)是一种新兴的电脉冲消融技术,其具有微创、非热能、非药物、几乎不产生瘢痕等优点。在之前的研究中已经证实了nsPEF能够有效地诱导肿瘤细胞凋亡,并且能够激发机体强大的免疫反应。但是目前国内对nsPEF的相关理论知之甚少,本文旨在概述国内外nsPEF在皮肤恶性肿瘤中的应用情况,为nsPEF应用临床提供参考。

关键词：电脉冲纳秒脉冲电场消融皮肤恶性肿瘤