细胞膜电穿孔现象机理研究

中国科学院电工研究所硕士学位论文细胞膜电穿孔现象机理研究姓名：肖华娟申请学位级别：硕士专业：高电压与绝缘技术指导教师：严萍20040401细胞膜电穿孔现象机理研究作者：肖华娟学位授予单位：中国科学院电工研究所相似文献(10条)1.学位论文杨孝军能量可控陡脉冲电穿孔生物学效应的实验研究2005以细胞膜电穿孔效应为核心的电化学其主要机理为脉冲电场的膜穿促进外源药物、抗体或基因向胞内弥散。本课题组在能量可控陡脉冲肿瘤治疗系统的前期研究中，已证实高能陡脉冲电场能使肿瘤细胞膜发生不可逆性电穿孔，从而导致肿瘤细胞的直接死亡。本研究中，通过三个部分的研究对陡脉冲的致活体细胞的膜穿效应作更深入的探讨，对陡脉冲研制中某些关键问题作定性及定量的研究。　　第一部分中为研究亚致死量陡脉冲对人卵巢癌细胞耐药亚株的杀伤及对多药耐药性的调节，并探讨其可能的机制。　　第二部分中为研究活体内陡脉冲电场的分布模型，探讨建立兔正常肝组织脉冲电场分布模型的可行性，为临床应用提供有效的理论依据。本研究建立的在正常兔肝中测定电场分布的方法有很好的可行性，电脉冲在有效杀伤靶区组织的同时对周边正常组织是安全的。　　第三部分为能量可控陡脉冲致在体骨骼肌细胞电穿孔的定量实验研究。为摸索兔骨骼肌细胞中陡脉冲的剂量学参数。本文从不同的方位、不同的角度、不同的层次，研究了能量可控陡脉冲电穿孔的生物学效应：低能脉冲的潜在的临床运用价值、脉冲场的活体分布及脉冲剂量学变化规律。希望本实验为临床应用陡脉冲技术提供真实、科学的理论基础。2.期刊论文杨艳芹.谢菊芳.夏利霞.侯义峰.肖磊.YANGYan-qin.XIEJu-fang.XIALi-xia.HOUYi-feng.XIAOLei脉冲电场致细胞膜电穿孔的机理分析-湖北大学学报（自然科学版）2006,28(2)从膜分子的角度,采用昂沙格有效电场分析外加脉冲电场作用对膜分子电势能和运动状态的影响,对脉冲电场致细胞膜电穿孔的机理做出解释.3.期刊论文肖华娟.严萍.牟群.XIAOHua-Juan.YANPing.MUQun强脉冲电场致细胞膜电穿孔的实验研究-中国科学院研究生院学报2005,22(4)采用肝癌细胞HePG2作为靶细胞,罗丹明偶联葡聚糖为荧光探针,荧光分光光度计作为检测设备,试验研究细胞膜电穿孔与电脉冲参数之间的关系.试验中发现随着电场强度或脉冲宽度的增加,样品荧光强度增加,细胞膜穿孔率相应增强;同时发现细胞膜电穿孔效应具有累积效应.4.学位论文包家立脉冲电场诱致物质经角质层转运的唯象关系2003该文在药物通过皮肤角质层给药机制的生物物理现象研究中,取得了以下五个方面的成果:1.物质经角质层转运的唯象分析.假设扩散池系统恒温、无化学反应、溶液为非粘性流体、双组份、局域平衡,根据Gibbs方程,建立扩散池系统的耗散函数,确定系统的质量流和体积流,质量力和体积力.2.物质经角质层渗透的非平衡态特性.把离体扩散池系统设定为孤立系统,建立系统达到平衡态的条件和网络热力学模型.3.角质层的类膜模型.提出角质层类膜模型:包括皮肤附属器电导、脂质域弯曲通路电导、角质细胞直线通路电导和跨角质层Nernst电位.4.脉冲电场诱致角质层电渗道的荧光显微观察.5.经皮给药电渗道系统.用蓄能电容的充放电在脉冲控制器的控制下产生脉冲序列,用电压发生器将直流电源电压提升到400V的直流高压.5.期刊论文姚陈果.李成祥.孙才新.米彦.莫登斌.廖瑞金.YAOChen-guo.LICheng-xiang.SUNCai-xin.MIYan.MODeng-bin.LIAORui-jin脉冲电场诱导细胞内外膜电穿孔模型与跨膜电位的仿真-中国电机工程学报2006,26(13)基于经典的球形单细胞3层介电模型,同时考虑细胞核对跨膜电位的影响,提出了更为合理和接近实际的球形单细胞的多层介电模型,给出了稳恒电场和任意时变脉冲电场作用下细胞膜和核膜跨膜电位的计算方法.仿真结果表明:当脉宽减小时核膜跨膜电位增加,而脉宽增大时细胞膜跨膜电位增强;当脉宽在100~500ns范围时能有效实现肿瘤细胞膜和核膜电穿孔,同时不影响正常细胞.计算结果与实验吻合得很好,为肿瘤的电化学疗法和基因疗法的临床应用提供了理论指导.6.学位论文路纪瑞一种智能化电穿孔仪的实现及毫米波生物效应的研究2002该文从孔的形成、阈值跨膜电压、膜损伤、分子运输、组织穿孔、膜恢复和细胞死亡等方面论述了电穿孔效应的产生机理,并对电穿孔效应的应用进行了总结,在此基础上,结合电穿孔生物效应实验研究和应用特点,设计制作了一台智能化电穿孔仪,该仪器具有矩形脉冲和电容放电脉冲两种波形输出,并且脉冲幅值、脉冲宽度、重复频率可调,文中对它的工作原理、系统结构、性能参数作了简要说明.毫米波(MMW)生物效应也是人们研究的一个重要方面.该文在介绍了几种典型的毫米波生物效应,并对其应用以及目前在毫米波生物效应机理研究方面的各种理论模型作了概括后,对毫米波作用人舌癌细胞产生的效应进行了较系统的研究,主要集中在细胞对毫米波吸收的频率和强度的选择性问题上,最后对实验结果进行了分析讨论.7.期刊论文包家立.胡巧红.梁文权脉冲电场诱致皮肤电穿孔的荧光显微观察-生物医学工程学杂志2001,18(3)从组织形态学角度观察脉冲电场和直流电场作用后皮肤结构的变化,以阐明这两种技术的差别.将人皮和蛇皮置于Valia-Chien双室扩散池,用电穿孔脉冲电场(脉幅380V,脉率4ppm,脉宽5.5ms,脉冲数100个,电容量22μF)和离子导入直流电流(0.5mA/cm2)作用于这些皮肤,用荧光显微镜观察被动扩散(对照)、离子导入和电穿孔三组皮肤的结构变化,荧光素为FITC.结果表明,对于人皮被动扩散见有少量15～30μm边缘粗糙的高亮荧光斑点;离子导入见高亮荧光斑点边缘变得光滑,尺度不变;电穿孔的高亮荧光斑点扩大至80～90μm,边缘光滑.对于蛇皮被动扩散和离子导入都未观察到高亮荧光斑点,但在电穿孔观察到25～30μm的高亮荧光斑点.提示脉冲电场可以诱致皮肤电穿孔,产生药物经皮渗透的新途径.8.学位论文苏明皓细胞膜在脉冲电场下的穿透机理及研究2005在过去的20年，电穿孔技术的机理和应用受到了很大的关注。电场对细胞的作用能被看成是：将细胞看成被电介质(细胞膜)包围的导体(细胞质)，当把电场加到细胞上，这造成电量在细胞膜上的聚集，最后造成膜上产生电压。如果膜上的电压超出临界值，表面膜的结构会产生变化，导致孔洞的产生，这个过程就是电穿孔。随着体外电穿孔实验被应用于转染细胞，现在已经形成了许多应用分类。从本质上说，任何大小的分子都可以被导入细胞的细胞质中或被传送透过细胞膜。在活的有机体内的电穿孔应用包括将抗癌药物传输至实体瘤，抗癌药物本身是有力的但相对于膜却又是不可渗透的。电化学疗法(ECT)现在已经进行到了临床试验阶段。有机体内的试验表明了ECT可比被动渗透传输更多的抗癌药物至细胞内部。由一定的药物加上电脉冲治疗可以组成新型抗癌方法。本文首先介绍了细胞电穿孔的机理、发展过程及其应用。然后结合对细胞膜电穿孔的认识，介绍了课题组研制的基因导入仪的原理及其研制过程。重点介绍了该仪器的系统组成包括高压脉冲产生电路、闸流管触发电路、信号处理电路、组合电容等，随后介绍仪器的性能指标、外观及输出波形并对实验中的温度测量问题提出解决方案。接着，对细胞膜电穿孔的理论模型进行了分析。通过对细胞电穿孔的数学及物理模型进行系统研究，为以后的实验提供理论依据。同时分析了各电场参数与电穿孔效率的关系，电场各参数包括脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲个数、脉冲波形等。最后，研究并报道了对治疗肿瘤的作用，在实验装置、实验方法等方面进行了有益的改进，并取得了良好的实验结果，研究结果得到同行专家关注与认可。同时，为进一步的动物实验研究以及临床肿瘤治疗的研究提供了可供参考的方法和数据。发现：通过动物实验，在电脉冲和抗癌药物的共同作用下，接种在动物身上的肿瘤能够得到有效的抑制或治愈，可见治疗效果是很明显的。9.期刊论文李成祥.姚陈果.孙才新.米彦.LIChengxiang.YAOChenguo.SUNCaixin.MIYan脉冲电场上升沿对细胞跨膜电位的影响分析-高电压技术2006,32(1)分析了电场生物效应实验和实用中脉冲电场上升沿的形成并基于经典球形单细胞模型推导出计及上升沿的脉冲电场所诱导的细胞跨膜电位的计算解析式.研究发现:脉冲电场上升沿与细胞跨膜电位峰值、波形密切相关,减少脉冲电场发生电路的电感来增大脉冲电场所诱导跨膜电位的峰值可提高电穿孔的效率.10.学位论文宁国华一种采用新型准光学谐振系统的LEM复合波治疗仪及其治疗诊疗系统应用软件设计2000近年来,人们对电磁场的生物效应,特别是毫米波(MMW)生物效应的研究越来越广泛,该文总结归纳了当前国内外在MMW生物效应实验方面所取得的进展,介绍了近期新发现的几种典型的低强度MMW(≤10mW/cm'2)生物效应,如增长率效应、染色体改变和基因效应、细胞膜和兴奋性组织的MMW效应,体表感受器的MMW效应、畸变效应、细胞膜和兴奋性组织的MMW效应、缓解和抑制紧张情绪的效应等,介绍了脉冲上起的电穿孔效应及相关效应(电融合、电导入).此外还介绍了MMW生物效应的临床应用---MMW疗法,电穿孔效应的临床应用---电化学疗法(ECT),电穿孔技术的现状和应用等.对电磁场生物效应的作用机理,该文归纳了前人具有代表性的几个观点,进行了一定程度的讨论,提出了自己的见解.该文设计了采用准光学谐振系统的固态毫米波半导体振荡器和医用喇叭辐射器,从而研制出新型毫米波治疗头,再结合红外光治疗头和磁治头,组成LEM复合波治疗头.该论文还为该治疗仪设计了配套使用的软件---LEM复合波治疗诊疗系统.本文链接：授权使用：云南大学(yndx)，授权号：3b676b53-2871-46f3-a1a4-9e22010f6162下载时间：2010年11月2日