重庆大学电气工程学院电压与绝缘技术系姚陈果教授在近日举行的以 “生命的电磁特性及电磁对生命作用”为主题的第373次香山科学会议上介绍说，全时频段（微秒—纳秒—皮秒）电场脉冲对细胞结构和功能的影响和其对生物体的治疗作用，正在逐渐成为生物电磁技术领域的研究热点，它为电气工程师、细胞生物学家和临床医师等通过强大而简洁的电场方式来研究并调控生物细胞响应开辟了一条全新的途径，并展示出良好的发展前景。

 

专家介绍，在微秒脉冲不可逆电穿孔治疗肿瘤的理论及方法研究中，研究人员可将优化组合的微秒脉冲引入肿瘤组织中，使有效电场覆盖区域的肿瘤细胞膜发生不可逆电穿孔，破坏肿瘤细胞结构和生存条件，实现杀灭肿瘤细胞的目的，从而克服传统治疗方法在临床应用中的不足及电穿孔疗法中化疗药物的毒副作用；同时微秒脉冲作为一种局部实体肿瘤物理疗法，具有快捷、可控、可视和非热等独特的优势。治疗一次施加脉冲时间仅为几秒，即使全过程也仅需几分钟；治疗参数可通过数值计算获取，治疗范围可实现精确可控，基本不影响周围正常组织；治疗过程在超声引导下完成, 治疗效果可通过超声实现实时评估；基本无热效应，避免了热损伤等副作用，具有良好的临床应用前景。此外，微秒脉冲还可诱发机体凋亡效应、抗血管和淋巴转移效应、免疫效应等，能有效地减少肿瘤细胞转移到其他部位的可能性并改善了生存质量，提高了治疗的有效性和安全性。

 

在纳秒脉冲诱导内/外源性凋亡的窗口效应机理及靶向治疗肿瘤的机制研究中，由于纳秒脉冲诱导凋亡效应具有特定的窗口效应，当外加纳秒脉冲的脉宽从亚微秒级降低到亚纳秒级时，所诱导的细胞凋亡作用靶点也由细胞膜（外膜）转移到线粒体等细胞器膜（内膜）并导致其跨膜电位变化；不同窗口参数范围的纳秒脉冲使肿瘤细胞线粒体/细胞膜等跨膜电位发生变化而崩溃，启动内/外源性途径的凋亡诱导，实现肿瘤较高的凋亡率以达到良好的治疗效果，减少了对正常细胞的损害和不良反应，并改善患者的生存质量，实现了肿瘤的特异性靶向治疗。

 

姚陈果认为，目前癌症的治疗基本还是采用传统的治疗方法如手术、放疗和化疗等，由于缺乏选择性和靶向性给患者带来很大的损害，往往在杀死一个癌细胞的同时，还会损伤成百上千的正常细胞，而且对患者的生理和心理将产生严重的负面影响。应用脉冲功率技术开展肿瘤的综合治疗虽属于电工新技术在治疗学领域的开拓应用，但整个研究工作涉及到生物、材料、医学、电子等多学科。全时频段电场脉冲治疗肿瘤技术的基础研究，将有望形成“脉冲功率技术在生物医学中的应用”新方向，推进肿瘤综合治疗的研究进展，具有重要的科学意义和良好的应用前景。

 

（潘锋）

 

《科学时报》 (2010-9-13 B4 企业·合作)