癌症严重危害我国人民的生命和健康。随着癌症新发病例与死亡病例人数逐渐攀升,癌症防治形势愈发严峻。目前,手术治疗和化学药物疗法仍然是大多数中晚期癌症患者的主要治疗方式,然而患者在接受治疗后仍会因肿瘤细胞的耐药性使得常规治疗手段难以取得理想的效果,治疗预后效果较差、易复发,甚至导致治疗失败。近年来,脉冲电场肿瘤治疗技术作为一个新兴的物理治疗手段,以其独特的细胞调控功能引起国内外很多研究学者的关注和研究。其中,微秒不可逆电穿孔技术（irreversible electroporation,IRE）通过靶向作用细胞膜,破坏细胞内外生理平衡导致细胞死亡;而更短的纳秒脉冲电场技术则可以通过靶向作用到包括细胞核、线粒体等在内的肿瘤细胞器膜,诱导细胞内电处理效应并诱导细胞免疫原性死亡,可启动患者机体肿瘤-免疫循环,激发抗肿瘤免疫应答,在治疗高恶性肿瘤、改善治疗预后上表现出极大的优势。在此背景下,研究高压纳秒脉冲电场对耐药肿瘤细胞的杀伤效果及作用机制,并比较其与对应肿瘤细胞和正常细胞对高压纳秒脉冲电场的响应差异,对于克服化疗抵抗难题具有重要意义。基于此,本文以人永生化角质形成细胞（Ha Ca T）、人黑色素瘤细胞（A375）及其威罗非尼耐药（1μg/m L）细胞（A375/R,R表示Resistance）,人肺上皮细胞（BEAS-2B）、人肺癌细胞系细胞（A549）及顺铂耐药（1μg/m L）肺癌细胞（A549/R）两组人正常细胞（肿瘤部位对应的健康细胞）、对应的肿瘤细胞及其耐药肿瘤细胞为研究对象,围绕高压纳秒脉冲电场对不同类型肿瘤细胞的响应差异及内在响应机制,测量了不同类型细胞的几何尺寸、电学参数等理化参数,比较和分析了其在高压纳秒脉冲电场作用下的杀伤效果和消融阈值,并结合仿真与理论计算,进一步阐释了高压纳秒脉冲电场对肿瘤细胞的选择性效应。取得主要成果包括:（1）测量了人正常细胞、肿瘤细胞及其相应耐药肿瘤细胞的几何尺寸、电学参数等理化参数,分析了核质比、膜电容、核膜电容等差异,耐药肿瘤细胞具有最大的核质比,以及比同源肿瘤细胞更大的膜电容及核膜电容,用于后续仿真分析高压纳秒脉冲电场作用下细胞杀伤敏感性研究;同时,测量了单个活细胞内部蛋白质、脂质、核酸等生物大分子的分布规律,为后续研究高压纳秒脉冲电场诱导细胞死亡的参数效应奠定基础。（2）建立单细胞五层介电模型,研究高压纳秒脉冲电场作用下细胞内外膜电穿孔动态发展过程,开展几何尺寸、电学参数等参数扫描仿真,明确细胞理化参数对电穿孔程度的影响规律,根据实测的细胞几何参数和电学参数特性,仿真分析了高压纳秒脉冲电场作用下人正常细胞、肿瘤细胞及对应耐药肿瘤细胞的细胞核膜电穿孔程度差异性,耐药肿瘤细胞具有最大的穿孔面积及穿孔数量;同时借助共聚焦拉曼平台进行检测,提取到脉冲处理后细胞核以及细胞膜的拉曼光谱信息,通过分析生物大分子拉曼信号,揭示了高压纳秒脉冲电场作用后细胞内部生物电效应引起的生物大分子变化对电场剂量存在依赖效应,其中骨架磷酸基团、腺嘌呤A、鸟嘌呤G以及磷脂C-C结构等生物大分子变化规律与细胞凋亡机制紧密相关。（3）开展高压纳秒脉冲电场实验研究,建立水凝胶模拟组织实验平台,针对细胞悬液-细胞水凝胶模拟组织平台,进行人正常细胞、肿瘤细胞及对应耐药肿瘤细胞的细胞存活率,三维水凝胶模拟组织消融面积及消融阈值等指标检测及计算,分析了高压纳秒脉冲电场作用下人正常细胞、肿瘤细胞及对应耐药肿瘤细胞的响应敏感性规律,相同脉冲参数作用下,耐药肿瘤细胞具有最低的存活率、最大的消融面积以及最小的消融阈值,即对高压纳秒脉冲电场的电响应敏感性最强。综上所述,本文通过对人正常细胞、肿瘤细胞及对应耐药肿瘤细胞的几何特性和阻抗谱、肿瘤细胞的拉曼光谱等理化特征参数以及三维水凝胶模拟组织消融效果的研究,发现高压纳秒脉冲电场作用下耐药肿瘤细胞具有最强的敏感性,正常细胞敏感性最低。通过本文的研究,有助于进一步理解高压纳秒脉冲电场对肿瘤细胞的耦合作用机制,为发展一种克服肿瘤放化疗抵抗的电学治疗手段提供实验支撑和理论依据。并为未来高压纳秒脉冲电场联合药物治疗肿瘤临床应用提供了一定的解决思路。