陡脉冲诱导在体瘤细胞凋亡的实验及分析

检测陡脉冲电场作用下Wistar大鼠在体瘤细胞的Bcl-2和Bax基因编码蛋白表达,探讨陡脉冲诱导在体瘤细胞凋亡的机理.用免疫组织化学法和原位缺口末端标记(TUNEL)法分别检测18例荷有Walker-256瘤株的Wistar大鼠瘤细胞中Bcl-2和Bax蛋白表达阳性率和凋亡细胞百分率.结果表明:1)陡脉冲电场对在体瘤细胞有显著的治疗作用,治疗组可见大量肿瘤坏死组织,对照组瘤细胞呈弥漫性密集分布,浸润性生长;2)TUNEL检测结果:治疗组的细胞凋亡率明显高于对照组;3)Bcl-2、Bax蛋白表达:陡脉冲电场作用后,Bcl-2蛋白表达减弱,Bax蛋白表达增强.陡脉冲电场能诱导瘤细胞凋亡,其分子机制是下调Bcl-2蛋白表达,增强Bax蛋白表达.     

陡脉冲不可逆性电击穿恶性肿瘤细胞的机理

电场的基本特性是对处于场中的物质有力的作用.在陡脉冲电场作用下,细胞膜内外表面有很强的电场分布,同时由于细胞膜的介电常数与细胞外液、细胞质的不同,从电磁场理论出发,必然有作用于细胞膜表面的电场应力.仿真计算结果表明,外加电场的作用使得细胞膜受到来自细胞外液与细胞质两个方向的压力,作用在恶性肿瘤细胞膜上的电场应力的数量级比正常细胞大1个数量级.因此,在陡脉冲电场的作用下,恶性肿瘤细胞比正常细胞具有更大的敏感性,这种电场应力的作用势必对恶性肿瘤细胞膜造成巨大的损伤,使得细胞的生存环境和遗传物质受到严重破坏,并导致细胞发生不可逆性电击穿而死亡.     

陡脉冲肿瘤治疗仪的研制及应用

在一定电场强度陡脉冲的作用下，细胞膜会形成大量微孔，其数量和孔径会随电场强度的增加而激增，从而引起膜组织断裂，导致细胞死亡，这种现象被称为不可逆性电击穿，为了研究陡脉冲对肿瘤细胞的不可逆性电击穿，应用现代电力电子技术和高电压新技术，研制出了一套脉冲峰值、脉冲宽度、脉冲重复频率和脉冲陡度独立可调的能量可控陡脉冲肿瘤治疗仪。分析了该治疗仪各部分电路的工作原理，在实验室调试成功的基础上，应用该仪器对人卵巢腺癌SKOV3细胞进行了细胞实验，调试时的示波器实测波形和细胞实验的电镜结果表明，该治疗仪性能稳定，能够方便地调节输出脉冲的能量，能有效地杀伤肿瘤细胞。     

高强度皮秒电场脉冲无创治疗肿瘤天线设计

高强度电场脉冲的脉宽从纳秒级减小到亚纳秒级甚至皮秒级宽度,将使得电场脉冲对生物体结构和功能的影响研究进入新的领域。根据椭球的几何特性,提出一种由椭球面反射器和单圆锥辐射器组成的冲激脉冲辐射聚焦天线,天线可以把高强度皮秒级电场脉冲无创伤地传输至浅层生物组织处。通过高强度电场脉冲的作用来诱导肿瘤细胞凋亡并起到杀伤作用,从而实现肿瘤的无创治疗。仿真结果表明超短时电场脉冲在靶点位置能形成有效的聚焦,并具有很高的幅值,增益和电场方向图在频带内变化稳定,同时,天线性能指标电压驻波比小于2,反射损耗小于-10dB,满足超宽带时域天线的设计要求。     

能量可控陡脉冲对荷瘤大鼠免疫功能的影响

采用细胞悬液注射法建立Wistar大鼠皮下瘤模型,研究能量可控陡脉冲(ECSP)对荷瘤大鼠免疫功能的影响.ECSP处理后利用MTT法检测各组大鼠脾淋巴细胞转化率及NK细胞活性,ELISA法检测大鼠腹腔巨噬细胞分泌TNF-α的表达.结果表明ECSP处理组肿瘤生长明显受到抑制;ECSP处理组淋巴细胞转化率、NK细胞活性及TNF-α的表达明显高于荷瘤对照组(P<0.05,P<0.05,P<0.05),且与正常对照组相似(P=0.953,P=0.130,P=0.080).ECSP可以抑制肿瘤生长,诱发机体抗癌免疫反应,改善和恢复荷瘤鼠淋巴细胞和巨噬细胞的免疫活性.     

多针同轴电极介质阻挡放电的传输电荷产生条件分析

介质阻挡放电(DBD)能在常温大气压下产生均匀放电且能耗低,具有广阔的工业应用前景。针对多针-同轴电极,利用正交设计和Lissajous图形法试验研究了DBD电极阵列以及高频电源窗口参数匹配。DBD过程也是电荷传输的过程,传输的电荷量越多,等离子体的化学反应也越充分。正交设计以周期传输电荷量为目标因素,以电源电压幅值、频率、针长度以及纵向相邻针的夹角为试验因素。方差分析结果表明：电压幅值对目标因素的影响最显著,其次为电源频率;长度3.5 mm和2 mm的针以45°间隔排列的电极结构与电源频率21 kHz的配合使得周期传输电荷量最大。进一步试验表明正交试验结果是正确的,对于提高DBD等离子体化学反应效率有重要意义。