纳秒脉冲电场消融治疗心房颤动的前景

导管消融已成为维持心房颤动患者窦性心律的主要治疗方法,肺静脉隔离是最常用的治疗策略。与应用于心房颤动消融的热能相比,不可逆电穿孔(Irreversible Electroporation,IRE)是一种非热替代方法,在细胞上施加高压场以诱导细胞膜发生改变,产生纳米孔,从而损害细胞的完整性和生存能力。纳秒脉冲电场消融(Nanosecond Pulsed Electric Field Ablation,nsPFA)具有通过IRE产生跨壁连续病变的能力,传输到心脏组织的热量较小,并且心肌细胞对电场有超高敏感性,因此,其具有安全性和有效性。本文总结了nsPFA治疗心房颤动的基本原理和当前的科学证据,并将其与最近的实践建议进行结合,讨论新兴技术和未来的发展方向。

纳秒脉冲电场局部消融小鼠三阴性乳腺癌的研究

目的三阴性乳腺癌(Triple Negative Breast Cancer,TNBC)是难治性的恶性肿瘤。纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Field,nsPEF)是一种新型的局部消融方法,适用于浅表肿瘤的治疗。本研究旨在探究nsPEF消融小鼠TNBC的合适场强,并验证其治疗效果。方法分别利用0、20、30 kV/cm的场强进行小鼠4T1肿瘤消融细胞凋亡的研究,并探究免疫细胞浸润的情况。结果30 kV/cm场强组肿瘤完全消融率达54.5%,脉冲后0 h和24 h肿瘤细胞总体凋亡率分别为74.0%、34.8%。CD8^(+)和CD4^(+)T细胞主要位于对照组肿瘤边缘,脉冲后肿瘤内部浸润增加,特别是在消融边界区。结论30 kV/cm的场强可有效消融小鼠TNBC,nsPEF促进免疫细胞向肿瘤内部浸润。

纳秒脉冲电场治疗黑色素瘤的前景

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。

纳秒脉冲电场在运动系统中的应用前景

纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Fields,nsPEF)是一种新兴的治疗技术,具有短脉冲宽度和高能量强度等特点。传统的高压脉冲电场已证实该项技术能够成功地应用于食品消毒保存、污水处理、生物育种及恶性肿瘤的电治疗等领域,具有极大的开发价值与应用前景。现在针对nsPEF在恶性肿瘤物理治疗中的研究也已非常深入,但在肌骨运动系统还相对有所不足。本研究从nsPEF在骨折、肌腱/韧带疾患及肌肉损伤中入手,进一步总结nsPEF的重要意义与应用前景,并对未来相关的研究进行展望。

纳秒脉冲电场在肝脏肿瘤消融中的研究进展

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。

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

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。

纳秒脉冲电场通过破坏线粒体诱导心肌消融研究

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。

纳秒脉冲电场技术的皮肤恶性肿瘤应用前景

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。

高频纳秒脉冲电场作用下多细胞系统穿孔特性仿真

为了研究高频纳秒脉冲电场(ns PEFs)杀伤肿瘤细胞的机理,结合笛卡尔传输网格(CTL)和动态电穿孔等效电路模型对1个典型的2维多细胞系统在ns PEFs作用下的穿孔特性进行了仿真。利用Pspice仿真软件建立了该多细胞系统电路模型,并分析了其穿孔数量和穿孔半径变化特性。首先施加了10个场强、频率和脉宽分别为5k V/cm、1 MHz和500 ns的高频纳秒脉冲到该多细胞系统模型,结果表明随脉冲个数增加穿孔区域分布变化不大,而穿孔半径分布有明显的累积效应,细胞外膜和细胞核膜上部分孔的半径逐渐增大。同时比较了电场强度为3、5和10 k V/cm时该系统中穿孔数量和最大孔径随脉冲个数增加的变化情况。结果显示场强增加时穿孔数量明显增加,特别是场强从3 k V/cm提高到10 k V/cm时,系统整个细胞核膜从未穿孔到穿孔数量增加到2.658 4×105个。另外,穿孔半径仍然存在累积效应。仿真结果说明适当参数的高频ns PEFs能使细胞核膜发生穿孔,并起到扩大细胞部分穿孔半径的作用,可为后续实验研究选择高频纳秒脉冲参数提供依据。

基于微带传输线的生物溶液处理用纳秒脉冲电场发生器研制

研究纳秒脉冲电场生物学效应需要相应的高压纳秒脉冲发生器。为此,基于微带传输线与固态开关技术,通过波传播过程分析阐释了Blumlein型微带传输线方波的形成原理;采用CST微波实验室仿真分析了微带传输线充电过程中的电场分布;制作了小型化的纳秒脉冲发生器样机,并搭建测试系统对其进行了性能测试。结果表明,在电转杯负载端得到的纳秒脉冲电压幅值在0~2 k V内可调（即对间隙距离为1 mm的电转杯负载,电场强度在0~20 k V/cm内可调）,脉宽为100 ns,上升沿约为20 ns,重复频率在0~1 k Hz内可调。

纳秒脉冲电场可用于治疗裸鼠人恶性黑色素瘤

目的观察纳秒脉冲电场(nsPEF)治疗裸鼠皮下人恶性黑色素瘤的效果及其机制。方法建立裸鼠皮下人黑色素瘤模型,随机分为:1)长期治疗组及对照组各10只,观察肿瘤生长、裸鼠存活率时间;2)短期治疗组(分2 h、4 d组)及对照组(分别为4、6和6只),以HE染色检查细胞形态,DNA琼脂糖凝胶电泳、TUNEL法分析细胞凋亡,Western blot和免疫组织化学法检测肿瘤组织BAX、BCL-2的表达。两组均用电场峰值40 kV/cm、脉冲宽度200 ns、频率1 Hz、脉冲次数1 000个的nsPEF进行治疗。结果长期治疗后即刻看到肿瘤区均变为灰白色,表面皮肤均没有出血现象,肿瘤质地变硬;随生存时间延长,肿瘤体积较对照组明显缩小(P<0.01);平均生存时间(60.6±6.9)d较对照组(17.7±5.4)d明显延长(P<0.01);短期治疗组,4 d时坏死区域增多;4 d时较对照组有明显"阶梯"状分布,凋亡率明显高于对照组(P<0.01),较对照组相比BAX表达明显增高(P<0.01)、而BCL-2表达明显降低(P<0.01)。结论 nsPEF对裸鼠皮下人黑色素瘤有明显的治疗效果,可能是通过调控BAX、BCL-2基因表达诱导细胞凋亡。

低强度纳秒脉冲电场联合多壁碳纳米管对人皮肤癌A375细胞的杀伤效果

为了探究低强度纳秒脉冲电场联合多壁碳纳米管对细胞的杀伤效果,在多壁碳纳米管毒性实验的基础上,分别采用CCK-8检测法和Annexin V/PI双染法研究引入多壁碳纳米管后不同幅值的纳秒脉冲电场对A375细胞活性、凋亡坏死率的影响。研究表明,当多壁碳纳米管质量浓度≤200mg/L时,其对细胞无毒性效应;只有当质量浓度≥300 mg/L时,其诱导的细胞毒性才具有剂量依赖性,即质量浓度越高,对细胞的毒性越强。固定频率为1 Hz、脉宽为300 ns、脉冲个数为100个时,凋亡率、坏死率随着场强的增加而增加,细胞活性随着场强的增加而减小。多壁碳纳米管的引入不影响上述变化规律,但是明显提高了对应的杀伤效果,可以在保持纳秒脉冲电场治疗肿瘤的优势前提下提高临床治疗中的电气安全性。

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

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。

低强度纳秒脉冲电场联合靶向金纳米棒对A375黑色素瘤细胞的杀伤效果研究

为了改善纳秒脉冲电场(nsPEFs)在治疗肿瘤过程中存在的电气安全性问题,该文首次研究低强度nsPEFs联合叶酸修饰的金纳米棒对A375黑色素瘤细胞杀伤效果的影响。首先对聚乙二醇-金纳米棒(GNR-PEG)的表面进行叶酸(FA)的修饰,从而实现对A375黑色素瘤细胞的靶向作用;然后用暗场显微镜观察其结合效果。该文在确定了GNR-PEG和GNR-PEG-FA安全质量分数后,通过改变电场强度(2~8kV/cm)和脉冲个数(15~260个)来研究该联合方法对细胞活性和凋亡的影响。结果发现,GNR-PEG-FA与低强度nsPEFs联合显示出最佳的抗肿瘤效果,在较低的电场强度和较少的脉冲个数作用下,实现了更低比例的细胞的活性和更高比例的细胞凋亡。该联合方法增强了nsPEFs对A375黑色素瘤细胞杀伤效果,改善了nsPEFs治疗中的电气安全性问题。

靶向金纳米棒联合纳秒脉冲电场对体外A375黑色素瘤2D模拟组织的消融效果研究

为改善纳秒脉冲电场(nsPEF)治疗肿瘤的电气安全性,在证实靶向金纳米棒联合低强度nsPEF可有效杀伤离体肿瘤细胞的基础上,该文进一步研究该联合治疗方法对体外黑色素瘤2D模拟组织的消融效果。首先,使用叶酸修饰后的靶向金纳米棒结合A375黑色素瘤细胞,并通过暗场显微观察验证了其靶向结合效果。然后,对靶向修饰的A375黑色素瘤2D模拟组织施加不同参数(电压、脉冲宽度和脉冲个数)的nsPEF,通过钙黄绿素试剂进行活细胞染色,在荧光显微镜观察下得到肿瘤细胞的消融图像和消融面积。将Comsol有限元仿真得到的电极附近的电场强度分布结果与消融图像的边界进行拟合,得到不同参数下的阈值电场强度大小。结果表明,在不同脉冲参数下,靶向金纳米棒的加入较单独施加nsPEF时的消融面积增加约11.9%~74.9%,阈值电场强度降低约18.2%~25.0%。该文的研究为靶向金纳米棒联合低强度nsPEF更安全、高效治疗肿瘤的进一步动物实验奠定了基础。

纳秒脉冲电场灭菌对益母草膏中盐酸水苏碱含量及小鼠肝脏毒性影响

目的：考察纳秒脉冲电场灭菌对益母草膏中盐酸水苏碱的含量和小鼠肝脏毒性的影响。方法：采用纳秒脉冲电场对益母草膏进行灭菌,用HPLC-UV和氨基柱测定盐酸水苏碱的含量,考察小鼠肝脏的毒性。结果：灭菌前后益母草中的盐酸水苏碱含量分别为78.58、77.92μg,对小鼠肝脏无毒性。结论：纳秒脉冲电场灭菌法对益母草膏中盐酸水苏碱的含量无影响、对肝脏无毒性。

纳秒脉冲电场诱导B16细胞凋亡的机制研究

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。

高压纳秒脉冲电场消融黑色素瘤细胞实验研究

为了研究高压纳秒脉冲电场(nsPEF)消融恶性肿瘤的关键影响参数,基于火花开关和传输线变压器(TLT)技术,自主研制重频高压纳秒脉冲电场(RnsPEF)发生系统,可以稳定输出纳秒级脉宽的指数脉冲,证实了高压纳秒脉冲电场杀伤肿瘤细胞的效果和可控性.以贴壁生长于六孔板中B16黑色素瘤细胞为对象,研究脉冲次数、峰值电压、重复频率和电极针对间距对肿瘤细胞消融效果的影响.以电极杯中B16肿瘤细胞悬液为研究对象,结合CCK-8检测法开展脉冲处理后细胞活性的研究.结果发现,高压脉冲电场和脉冲能量注入密度是影响纳秒脉冲电场消融肿瘤细胞的关键因素,重复频率对消融效果的影响不大.结果显示,自制RnsPEF系统消融B16肿瘤细胞的阈值电场强度为6.8 kV/cm,注入能量密度的阈值为11.4 J/cm3和最佳消融次数为500次脉冲.

纳秒脉冲电场灭菌对舒心糖浆质量影响的初步研究

探讨纳秒脉冲电场灭菌对舒心糖浆质量变化的影响作用。以性状、密度、p H值、有效成分黄芪甲苷含量为质量评价指标,考察纳秒脉冲电场灭菌对舒心糖浆的影响作用。舒心糖浆在经纳秒脉冲电场灭菌前后在外观、密度、p H值、黄芪甲苷含量均无明显变化。纳秒脉冲电场灭菌对舒心糖浆质量无影响,可作为一种新型灭菌方式来继续深入研究。

纳秒脉冲电场联合抗肿瘤药物对人黑色素瘤A375细胞活力的影响

纳秒脉冲电场(Nanosecond Pulsed Electric Fields,nsPEFs)是一种有望应用于临床肿瘤治疗的新兴方法。前期研究表明,nsPEFs可抑制人黑色素瘤细胞A375的细胞活性和迁移,但与抗肿瘤药物联用是否有协同作用有待研究。本文采用CCK-8法考察nsPEFs与抗肿瘤药物达卡巴嗪和顺铂联合作用对A375细胞活力的影响。结果发现,nsPEFs联合达卡巴嗪协同作用不显著,但与顺铂联合作用则具有强协同作用,且与nsPEFs的输入能量正相关。该研究结果可为nsPEFs联合抗肿瘤药物更好应用于临床提供实验依据。