电化学疗法在肿瘤治疗中的阵列电极设计及机理分析

摘要

电穿孔辅助化疗药物治疗肿瘤的电化学疗法(electro-chemotherapy，ECT)是一种操作方便、副作用小、疗效高的治疗方法。治疗肿瘤时，通常采用脉冲通过电极在肿瘤组织中激发电场，通过控制电场在肿瘤组织中的强度和场分布，使肿瘤细胞的细胞膜在电场的诱导下发生穿孔，从而促进药物微粒进入肿瘤细胞内,进一步提高药物对肿瘤组织的治疗作用。 基于电化学疗法在肿瘤治疗中的潜力以及该疗法的肿瘤组织中电场分布的重要性，本课题的研究针对已有的实验方法和实验条件，对不同的阵列电极和不同的加载方法在肿瘤组织中产生的电场进行了模拟分析，对已有的实验结果进行了分析，并提出了一种新的电极加载形式。文章还从理论上分析了电穿孔的机理并通过实验对影响电穿孔的一些因素进行了分析。 论文共分三部分。第一部分，介绍了电穿孔的方法和应用现状。首先介绍了电穿孔研究的主要对象一细胞和它的组成、细胞的电参数以及电穿孔中形成细胞膜穿孔的关键条件—外场形成的跨膜电位要达到细胞的临界跨膜电位，然后阐述了细胞电穿孔的过程、形成细胞电穿孔的相关因素，最后叙述了细胞电穿孔的实验研究方法和在生物学、治疗特殊病症方面的应用。第二部分，对本实验室在电化学疗法中使用的阵列电极并结合肿瘤组织的电参数，分析阵列电极在肿瘤中激励的电场，得到的结果与预期的结果相吻合，并对不同的激励加载方式做了详细的分析，通过使用有限元、解析法来分析和有限积分软件来验证，它们的结果基本吻合，这也证明了方法的有效，最后对球形肿瘤模型设计了一种新的阵列电极，目的是在肿瘤中心产生更强的电场。第三部分，根据理论和电穿孔机理的分析，引入并分析了电穿孔的电应力机械模型。对细胞内外交换物质的过程进行了分析，对电穿孔机理进行了初步的讨论，最后就所分析的电穿孔与温度的关系情况，对酵母菌在环境温度改变的条件下进行电穿孔的实验研究，先通过实验得到酵母菌最佳的电穿孔条件，再在这个条件下，通过改变温度对酵母菌进行电穿孔实验。结果表明：环境温度变化对电穿孔效率的影响很小，对电穿孔和电化学疗法的深入研究具有一定的参考价值。

目录

第一章细胞电穿孔现象概述

第二章阵列电极电场分析

第三章电穿孔模型建立

第三章总结和展望

创新点

参考文献

论文发表和获奖情况

致谢

声明及学位论文版权使用授权书