【摘 要】
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脉冲磁场(PMFs)技术作为一种新型肿瘤治疗技术,具有非接触、非热等突出优势,该方法能够在不配合药物进行化疗、放疗的前提下,有效抑减缓肿瘤的生长速度,是癌症治疗领域极具发展前景的研究方向。但当脉冲磁场强度较低或较高时,往往存在疗效差、电气安全性差等问题,这些都在一定程度上限制了脉冲磁场治疗技术的应用和推广。具有优异磁学特性的靶向纳米氧化铁(SPIONs-FA)材料已被证明可以特异性识别肿瘤细胞,并
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脉冲磁场(PMFs)技术作为一种新型肿瘤治疗技术,具有非接触、非热等突出优势,该方法能够在不配合药物进行化疗、放疗的前提下,有效抑减缓肿瘤的生长速度,是癌症治疗领域极具发展前景的研究方向。但当脉冲磁场强度较低或较高时,往往存在疗效差、电气安全性差等问题,这些都在一定程度上限制了脉冲磁场治疗技术的应用和推广。具有优异磁学特性的靶向纳米氧化铁(SPIONs-FA)材料已被证明可以特异性识别肿瘤细胞,并进行靶向结合。为了改善脉冲磁场治疗过程中存在的电气安全性等问题,基于纳米颗粒可以增强细胞电穿孔效应,本文首次提出了纳秒脉冲磁场联合靶向纳米氧化铁治疗肿瘤的方法,并通过实验验证了该方法的有效性。本文还通过实验与现有理论相结合的方式,初步提出该联合方法导致细胞失活的原因。首先,本文通过使用R-C充放电原理及阿基米德螺线圈等元器件搭建了实验所需的高频脉冲发生器,并依据对细胞杀伤效果的强弱选取了五个实验所需的不同脉冲磁场幅值、脉冲个数以及串内脉冲频率参数值。以体外培养的人黑色素瘤细胞A375为实验对象,设计了使用CCK-8检测细胞活性、Annexin V-FITC/PI双重染色检测细胞凋亡坏死率、碘化丙啶(PI)大分子核酸染料荧光染色检测细胞穿孔率、扫描电子显微镜(SEM)检测细胞膜超微结构等实验方法。其次,本文在确定了SPIONs-FA的安全浓度的基础上研究了不同脉冲参数情况下细胞活性、细胞凋亡坏死率及细胞穿孔比例的变化规律。本文通过使用Logistic曲线模型方法分别建立了单脉冲因素下不同脉冲参数与细胞活性、细胞凋亡坏死率及细胞穿孔率的关系。结果表明,细胞活性等实验结果虽然基本不随串内脉冲频率变化而改变,但活性与脉冲磁场幅值与脉冲个数负相关,而细胞凋亡坏死率及穿孔比例与脉冲参数正相关,且联合处理方法具有更强的细胞灭活效果。本文还通过使用SEM观测方法处理后的A375及人红细胞等方法,证明了联合方法能够使细胞膜超微结构发生改变。最后,在前期实验结果的基础上,本文对比分析了细胞活性与细胞凋亡坏死率改变的关系、细胞活性与细胞穿孔率改变的关系。结果表明,ns PMFs单独作用或联合方法处理细胞能够诱导细胞发生凋亡及坏死,从而导致细胞活性的下降。通过对实验结果的分析比较发现,磁场能够通过使细胞膜受力产生穿孔,从而导致细胞活性改变。综上所述,纳秒脉冲磁场联合靶向纳米氧化铁能够更有效的使细胞发生穿孔并失活,从而降低了治疗所需的脉冲强度,改善了脉冲磁场治疗肿瘤方法的电气安全性问题。该联合方法有望为肿瘤治疗提供一种患者耐受性更好的新型物理手段,具有重要意义。
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