為了徹底地攻克癌癥,許多新技術(shù)被運(yùn)用到這個(gè)領(lǐng)域,而基于脈沖電場(chǎng)的腫瘤治療方案顯示出了其非熱、無(wú)藥參與、高效率等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文研究了納秒脈沖免疫療法的部分相關(guān)機(jī)制,指出該療法的固有缺陷,并據(jù)此發(fā)現(xiàn)了納秒脈沖癌癥免疫療法與微秒脈沖消融術(shù)的互補(bǔ)效應(yīng),主要研究?jī)?nèi)容分為三個(gè)部分:全參數(shù)可調(diào)的數(shù)字高壓脈沖系統(tǒng)的研制;高壓納秒脈沖誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的機(jī)制研究;強(qiáng)場(chǎng)微秒/納秒脈沖電場(chǎng)的互補(bǔ)效應(yīng)研究。全參數(shù)可調(diào)的數(shù)字高壓脈沖系統(tǒng)的研制方面,首先通過(guò)單細(xì)胞有限元模型分析,確定了當(dāng)脈沖寬度在70μs到100μs范圍內(nèi),電場(chǎng)能量主要作用在細(xì)胞膜上,可以滿足不可逆電穿孔技術(shù)的要求;當(dāng)脈沖寬度在100 ns到1μs范圍內(nèi),電場(chǎng)能量主要作用在細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)上,可以滿足納秒脈沖誘導(dǎo)技術(shù)的要求;據(jù)此設(shè)計(jì)一款納秒脈沖源,其峰值電壓在1 k V以上,脈寬范圍在100 ns-100μs可調(diào)。按照這一要求,使用放電電容的架構(gòu),并引入可變電容陣列和Si C MOSFET陣列,通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)并研制了一款全參數(shù)可調(diào)的數(shù)字高壓納秒脈沖系統(tǒng),其參數(shù)如下:脈沖脈寬可調(diào)范圍為100 ns-100μs,峰值電壓在2 k V,重復(fù)頻率小于1.25... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：127 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

脈沖電場(chǎng)作用下的細(xì)胞膜的親水微孔模型（可逆電穿孔）[42]

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文6圖1-2電化學(xué)療法的原理簡(jiǎn)圖[50]電化學(xué)療法已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于臨床，并且已經(jīng)有了電化學(xué)療法的臨床操作標(biāo)準(zhǔn)建議[57]。電化學(xué)療法的臨床研究始于表層腫瘤治療的研究，第一個(gè)報(bào)道為1991年，Mir對(duì)8個(gè)病人在頭頸部位的鱗狀細(xì)胞癌的區(qū)域，在以靜脈推注的方法注射的博萊霉素分子的同時(shí)，向每個(gè)腫瘤部位施加了一定量的電脈沖，使用的脈沖的脈沖數(shù)目為4或8，使用的脈沖的脈寬為100μs，使用的脈沖的峰值電場(chǎng)強(qiáng)度為1.3KV/cm。最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為臨床完全治愈率約為57%，而且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)，除了少量病例發(fā)生了的一定程度的肌肉收縮現(xiàn)象[58]。首個(gè)電化學(xué)療法臨床病例發(fā)布后，后續(xù)開(kāi)展了大量的相關(guān)研究，并發(fā)現(xiàn)電化學(xué)療法對(duì)于各種惡性表層腫瘤具有很好的療效，而且實(shí)施方案安全高效，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單[59-61]。近年來(lái)電化學(xué)療法在對(duì)深埋腫瘤的治療進(jìn)行了很多研究探索，部分實(shí)驗(yàn)取得一定的治療效果，但也揭示了該療法的不足與短板。2010年，有一個(gè)針對(duì)深埋的黑色素瘤的活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，電化學(xué)療法對(duì)深埋的黑色素瘤有部分療效，該實(shí)驗(yàn)成功驗(yàn)證了電化學(xué)療法臨床治療深埋腫瘤是有可行性的[62]。后續(xù)臨床研究發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)療法可以有效地治療乙狀結(jié)腸癌的肝轉(zhuǎn)移瘤[63]。但在實(shí)際臨床應(yīng)用中，脈沖的施加一定不能與患者的心搏出現(xiàn)周期上的同步，盡可能地減小脈沖電場(chǎng)和心臟之間的相互作用[64][65]。由以上來(lái)看，電脈沖化療相較由于傳統(tǒng)的化療對(duì)正常組織的副作用更孝治療效果更好、并由于所用的藥物明顯減少，可以明顯降低傳統(tǒng)化療的不良反應(yīng)。但是，該療法依然具有化療藥物對(duì)身體的毒副作用，同時(shí)存在一定的手術(shù)禁忌和適應(yīng)癥限制。

第一章緒論7圖1-3嵌合抗原受體修飾T細(xì)胞（CarT）技術(shù)的原理簡(jiǎn)圖（CAR轉(zhuǎn)染步驟中可逆電脈沖技術(shù)可以大大提高轉(zhuǎn)染效率）[67]近年來(lái)免疫細(xì)胞療法在血液癌治療領(lǐng)域發(fā)展很快，其中很重要的一點(diǎn)是可逆電穿孔技術(shù)很好地解決了轉(zhuǎn)染效率問(wèn)題。免疫細(xì)胞包括T細(xì)胞、NK細(xì)胞等。通過(guò)基因技術(shù)或生物技術(shù)改造這些細(xì)胞以更好的對(duì)抗腫瘤，并據(jù)此發(fā)展出了多種免疫細(xì)胞技術(shù)[66]，本文以現(xiàn)在發(fā)展最好的嵌合抗原受體修飾T細(xì)胞（CarT）技術(shù)為例。目前學(xué)界一般認(rèn)為，T細(xì)胞是免疫細(xì)胞中唯一一種具有可以特異性地抑制腫瘤細(xì)胞的能力的。它的作用機(jī)制是：首先樹(shù)突細(xì)胞將抗原提呈給T細(xì)胞，從而誘導(dǎo)T細(xì)胞特定地分化成輔助T細(xì)胞和功能T細(xì)胞等，因此，腫瘤抗原特異性T細(xì)胞一直是治療癌癥的重要研究目標(biāo)。CarT技術(shù)是在體外將細(xì)胞內(nèi)的活化的分子與靶向特定腫瘤相關(guān)抗原的抗體對(duì)應(yīng)的抗原結(jié)合區(qū)偶聯(lián)為一個(gè)嵌合蛋白，然后結(jié)合可逆電穿技術(shù)和基因轉(zhuǎn)導(dǎo)技術(shù)，把設(shè)計(jì)好的嵌合蛋白轉(zhuǎn)染給擴(kuò)增后的T細(xì)胞。然后將轉(zhuǎn)染過(guò)后的T細(xì)胞，以特定的方式回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，并據(jù)此可以表達(dá)嵌合抗原受體，最后通過(guò)特異性免疫靶向地殺死腫瘤細(xì)胞，常規(guī)具體操作步驟如下：第一，分離T細(xì)胞：利用外周血血細(xì)胞分離機(jī)，從腫瘤病人血液中分離出單個(gè)核細(xì)胞，進(jìn)一步純化T細(xì)胞；第二，改造T細(xì)胞：基于基因工程技術(shù)，在體外構(gòu)造一個(gè)含有嵌合抗原受體的病毒載體，然后將構(gòu)造的載體轉(zhuǎn)染進(jìn)入T細(xì)胞。該病毒可以特異性地識(shí)別腫瘤細(xì)胞，并激活T細(xì)胞，從而最終把T細(xì)胞改造成CAR-T細(xì)胞，這個(gè)過(guò)程中的可逆電穿孔技術(shù)起到了關(guān)鍵作用，大大提高轉(zhuǎn)染效率；第三，擴(kuò)增CAR-T細(xì)胞，通過(guò)體外培養(yǎng)的方式，大量擴(kuò)增改造后的CAR-T細(xì)胞。該療法所需的細(xì)胞數(shù)一般與體重相關(guān)；第四，CAR-T細(xì)胞的回輸：最后通過(guò)靜脈注射的方式，把擴(kuò)增到

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種新型的雙極性Marx高重頻脈沖發(fā)生器[J]. 王曉雨,董守龍,馬劍豪,余亮,姚陳果.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2020(04)
[2]Chemotherapy drugs induce pyroptosis through caspase-3-dependent cleavage of GSDME[J]. Xixi Zhang,Haibing Zhang.  Science China（Life Sciences）. 2018(06)
[3]CT引導(dǎo)下經(jīng)皮納米刀消融術(shù)在不可切除胰腺腫瘤中的臨床應(yīng)用[J]. 張肖,肖越勇,何曉鋒,杜鵬,張欣,李婕,楊杰.  中國(guó)介入影像與治療學(xué). 2015(10)
[4]Review of micro/nano technologies and theories for electroporation of biological cells[J]. LEE YiKuen.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2012(06)

博士論文
[1]復(fù)合脈沖消融腫瘤致組織介電與阻抗特性動(dòng)態(tài)變化機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙亞軍.重慶大學(xué) 2018
[2]高強(qiáng)電磁脈沖源及腫瘤細(xì)胞電穿孔效應(yīng)研究[D]. 談亞芳.電子科技大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3208202