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不可逆电穿孔(IRE)是一种基于能量的肿瘤消融技术,它使用高幅值的电压脉冲来提高细胞膜渗透性。当细胞暴露于电脉冲时,会形成纳米级亚稳态结构和气孔损伤,导致细胞凋亡和肿瘤消融。作为非热性疗法,IRE相对其他热疗法有许多潜在的优势:(1)减少治疗时间;(2)减少热疗法带来的并发症;(3)减少对肿瘤邻近的血管和胆管的损害。尽管IRE相对其他热疗法有很多实质性的优势,但目前仍有许多不可避免的缺陷:在不使用重复的电脉冲刺激或者增加电极针的情况下,IRE无法摧毁大面积的肿瘤组织(肿瘤直径>3 cm)。为了解决以上问题,本文提出采用一种新的表面活性剂(十二烷基硫酸钠SDS)增强不可逆电穿孔的方案,将不可逆电穿孔技术与膜性能的修改相结合,通过添加SDS来增加细胞膜的渗透性、导电性,进一步扩大肿瘤消融的区域。本文的研究内容主要包括:(1)表面活性剂SDS对人体肝癌细胞HepG2的毒性测试,以确定较为安全合适的SDS浓度;(2)通过人体肝癌细胞悬液的体外实验验证SDS对IRE的增强效果;(3)通过人体肝癌细胞悬液的体外实验验证二甲基亚砜(DMSO)对IRE的增强效果,并对比SDS和DMSO对IRE的增强效果;(4)通过人体肝癌细胞悬液的体外实验验证SDS和DMSO对高频不可逆电穿孔(H-FIRE)的增强效果;(5)研究表面活性剂(SDS和DMSO)增强IRE和H-FIRE效果的差异性。最终研究结果表明:(1)SDS的浓度越高,人体肝癌细胞HepG2的活率就越低,因此选用低浓度区间(0.0001%w/v-0.001%w/v)的SDS符合课题的研究目标(不依赖药物本身的毒性作用);(2)SDS能够显著性的增强IRE的消融效果,降低肝癌细胞生存能力,降低IRE的电剂量;(3)低电场强度下(500 V/cm),SDS结合IRE的消融效果明显优于DMSO;(4)SDS和DMSO都能增强H-FIRE的消融效果,但SDS在电场强度=1000 V/cm时增强效果最佳,而DMSO在电场强度=500 V/cm时有最佳的增强作用;(5)SDS对IRE的增强效果要远远大于对H-FIRE的增强效果。而中高电场强度下(1000 V/cm-1500 V/cm),DMSO 对 IRE 的增强要优于对 H-FIRE 的增强。