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由来自昆尼皮亚克大学和加利福尼亚大学伯克利分校的科学家所组成的研究小组报道了一种新的微创消融手术方法,将电解与可逆性电穿孔结合。
电流与生物媒介之间相互作用能产生不同的生物物理现象,包括这两项相关的研究中,电穿孔法和电解。电穿孔发生时间相当短暂,大概只有微秒那么长,高强度的电场应用于整个细胞,并在细胞膜上形成微孔。可逆性电穿孔所形成的孔隙只是短暂的,和大多数细胞生存的过程一样。
自从20世纪80年代初 Neumann对可逆性电穿孔进行研究工作后,可逆电穿孔已成为外源基因和其他分子进入细胞的常规方法。电解组织消融的产生是来源于Faraday在19世纪早期的一项研究中,该研究是关于电极浸泡在离子溶液中时,新的化学物质在电极上产生。这些化学物质从电极中扩散并进入组织,引起该区域pH值的变化。由此产生酸性或碱性的区域,以及一些新的化学物质的存在,最终导致细胞死亡。这种细胞死亡的机制在1800年代初期已应用于微创手术。因为它需要非常低的电流和电压,所以电解消融被认为是有利的。
然而,这是一个耗时的过程,因为细胞死亡路径中包括死亡的速率和数量均取决于化学反应。这个过程的长度被认为是电解消融中的一个主要缺点,这让使用它的外科医生觉得这方法不太具有吸引力。
通过采用电流调节可逆性电穿孔脉冲后,该研究小组已经证明电解消融能力大大增加,并发现了这个新的,更有效的组织消融技术。这个首次研究的新消融方法将刊登在TECHNOLOGY杂志上。
团队推测,增加可逆性电穿孔脉冲使电解更有效,因为通过可逆性电穿孔在细胞膜上形成的孔,允许由电解产生的化学物质进入细胞,导致细胞在非常低的浓度中死亡。通过添加一个系列的可逆性电穿孔脉冲,电解可以被用来消融大肿瘤。此外,这种新的方法可以为较多的组织区域得到治疗提供更大的便利,从而在癌症治疗中更安全和更有效。
本文由World Scientific Publishing提供