纳米刀作为一种肿瘤消融新技术,凭借其微创、靶向治疗与非热消融等优势,已在胰腺、前列腺等部位肿瘤治疗方面取得明显效果。纳米刀原理是基于高压脉冲电场的细胞穿孔假说,纳米刀产生的高压脉冲电场施加于细胞后,引起细胞膜穿孔,膜穿孔到一定程度后引发细胞崩解死亡,从而达到肿瘤消融效果。现阶段临床使用的纳米刀都来自进口,还没有国产纳米刀投放临床,因此国内纳米刀研发工作亟待突破。基于此,本文对纳米刀高压脉冲电源的关键技术进行研发,并对于纳米刀机理进行进一步探索。通过动物实验建模,探索纳米刀电磁特性与靶向治疗协同效应。本文主要研究内容及成果如下:1)纳米刀高压脉冲电源关键技术研发方面,在电路模块中实现“市电输入——整流滤波—DC-DC电路——推挽逆变——倍压整流——脉冲波生成电路——脉冲波输出”电路设计。在控制模块中以单片机为控制核心,实现控制电路驱动信号、对电路进行报警检测并控制输出。最后,样机实现输出电压0—600V可调,输出频率500Hz—1000Hz可调、脉冲组内输出脉冲个数5个—42个可调、输出脉冲宽度10us—50us可调的脉冲波输出。2)本文基于示波器Horizontal模块设计了脉冲波输出检测方法,由检测结果表明:组内脉冲频率、脉冲宽度和脉冲个数误差较小,每组内输出脉冲电压值误差相对较大。3)本文以磁性纳米材料作为载体,将纳米刀原理与纳米靶向治疗原理相结合,实现物理治疗与化学治疗协同效应。实验选用具有磁相应特性的F e3O4溶液,通过动物实验对电磁靶向进行探索。实验结果表示,肿瘤部位施加一定强度的脉冲电场会加强Fe3O4试剂向肿瘤部位聚集作用,且脉冲电场强度、脉冲频率及脉冲宽度与Fe3O4向肿瘤部位的聚集效果成正比。