恶性肿瘤是威胁全世界人类的普遍性疾病。据世界卫生组织统计,每年全世界死于癌症达到数百万人,我国的癌症发病率也处于增长的趋势。如今治疗肿瘤的方法有很多,如手术治疗、放疗、化疗、激素治疗等传统方法。但是诸多方法都存在着弊病。近年来,随着电脉冲功率技术的发展,电脉冲在疾病防治,基因转染,医疗器械等领域的应用愈加广泛。其中,陡脉冲以其独特的诱导细胞电穿孔,电处理以及不可逆电击穿等生物电效应开辟了一条治疗肿瘤的全新途径。为了克服传统方法的局限,摆脱化学药物在肿瘤治疗中的使用,我们依托电工新技术与生物医学,机械等学科进行陡脉冲治疗肿瘤基础理论的研究。本文着重从亚细胞水平探索陡脉冲治疗肿瘤的作用机理,应用陡脉冲肿瘤治疗仪结合荧光显微镜技术、流式细胞技术、荧光分光光度计技术等对特定参数的陡脉冲诱导肝癌细胞凋亡效应、穿孔效应、线粒体跨膜电位变化以及细胞骨架在其中的作用进行研究。实验结果:电场参数为场强8KV/cm,脉宽450ns,频率1HZ的陡脉冲作用于贴壁的肝癌细胞HepG2与正常肝细胞L02。流式凋亡结果显示陡脉冲作用后肝癌细胞的早期凋亡率大于正常细胞的早期凋亡率,细胞松弛素B预处理的肝癌细胞与正常细胞在电刺激后早期凋亡率与死亡率均有下降;台盼蓝活率检测结果显示陡脉冲作用后肝癌细胞的细胞活率小于正常细胞,细胞松弛素B预处理的肝癌细胞与正常细胞在电刺激后细胞活率均有升高;荧光分光光度计实验结果显示肝癌细胞在陡脉冲作用后5个时间点(0小时,0.5小时,1小时,2小时,4小时)中线粒体跨膜电位逐渐降低,降低幅度由陡过渡到平稳,而细胞松弛素B预处理的肝癌细胞在电刺激后线粒体跨膜电位降低幅度明显减小;穿孔实验结果显示陡脉冲作用后肝癌细胞7min左右细胞膜开始穿孔,4小时后仍有细胞红染,细胞松弛素B预处理的肝癌细胞穿孔时间与未处理前无显著差异。实验结论:该电场参数的陡脉冲能有效的通过线粒体途径诱导肝癌细胞的凋亡,且肿瘤细胞比正常细胞敏感;陡脉冲还能导致肝癌细胞的坏死,可能是由于细胞膜的完整性受到了破坏;肌动蛋白细胞骨架的缺失在陡脉冲诱导的肝癌细胞凋亡效应中起到了保护的作用,可能是通过抑制线粒体膜电位的降低来抵抗外界电场的作用,而对陡脉冲导致的细胞坏死无明显作用。结果显示细胞骨架调节陡脉冲诱导的凋亡信号,在陡脉冲诱导肿瘤细胞生物电效应中起着重要的作用。