复频聚焦超声激活血卟啉对离体肿瘤细胞K562及SW480杀伤效应研究

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肿瘤(尤其是恶性肿瘤)是威胁人类生命安全的疾病之一,对肿瘤的早期发现及治疗一直都是国内外研究的重点。在众多诊治肿瘤的方法中,利用超声而发展起来的超声抗肿瘤方法日益受到关注,目前已成为众多学者研究的热点。 当前研究的超声治疗肿瘤的主要方法有三种:超声加热疗法(ultrasound thermaltreatment,简称UTT);聚焦超声外科(high intensity focused ultrasound surgery,简称HIFU);声动力学疗法(sonodynamic therapy,简称SDT)。其中,声动力学疗法是利用超声能量激活血卟啉(hematoporphyrin,简称HP)及其衍生物(hematoporphyrin derivative,简称HPD)来产生抗肿瘤效应的。该方法利用了光敏性物质HP可以在肿瘤组织中优先聚积的特性,以及超声(特别是聚焦超声)在生物组织中有较强的穿透能力,可以无创伤的聚焦于组织深部的特性。该法在抗肿瘤方面具有很好的应用潜力,并在近年来得到了迅速发展。 目前,国内外关于声动力学疗法治癌已进行了各种初步的研究,尤其是日本学者S.umemura和N.Yumita在这方面做了大量研究工作,并取得一些成果,但目前的研究多局限在离体肿瘤细胞和小型动物活体移植肿瘤方面,研究结果重复性较差,离临床应用还有相当大的距离,尚需进行大量的实验研究工作。为了更多的积累声动力学疗法在理论研究和实践应用方面的资料,不断推进声动力学疗法抗肿瘤向前进展,本文在国内外学者前期研究的基础上,依托国家自然科学基金项目“复频聚焦超声声动力学声化学激活血卟啉抗肿瘤效应的研究”的资助,采用自制的复频聚焦超声探头,进行离体实验,研究SDT对肿瘤细胞的杀伤效应。通过MTT法筛选了较佳的超声处理强度、血卟啉浓度和声照时间等参量。并在此实验条件下用两种肿瘤细胞进行实验,对比单频超声与复频超声对SDT方法抗肿瘤效应的影响。进行一定的理论推理与大量实验研究,得出的结论如下: (1) 复频超声叠加由于产生声散射声现象,使声场频谱变宽,频率成分丰富,能激活更多不同半径的气泡发生空化。同时,复频叠加能加速气体向气泡内的定向扩散运动,加速空化核膨胀与崩溃过程,增强超声空化效应。这正是复频超声能更有效的激活血卟啉产生抗肿瘤效应的理论依据。 (2) 研制了一种碗状自聚焦复频超声换能器,并应用曲面辐射器声场计算中常用的瑞利积分公式对其声场分布进行了计算,与实验测量值相比较,表明 该换能器能实现两种不同频率超声聚焦。并对焦区进行了频谱测定和声场 标定。门)利用MTT法对复频聚焦超声激活血叶琳杀伤肿瘤细胞K562的最佳参数进行 了筛选,采用的超声强度为 1.Sw/cm‘、血叶琳浓度为 100ng/ml、处理时 间为 120s,在此条件下实验结果表明,复频超声作用效果优于单频超声作 用效果,杀伤效果最佳,杀伤率为 76%。复频超声激活血叶琳对细胞的杀伤 率是两次单频超声加血叶淋作用效果之和的1.3倍。(4)换用肿瘤细胞S*-48O重复上述实验。在1640培养液中洲-480在上述最佳 条件下,使用复频聚焦超声激活血吟琳对细胞产生的杀伤率为81人是单纯 使用复频超声效果的2.7倍;与两次使用单频超声激活作用效果之和相比, 前者是后者的2.5倍.对比两种细胞的实验结果,表明:不同种类的肿瘤细 胞对同一超声的敏感性不同;但复频聚焦超声较之单频超声能增强声动力 学方法激活血叶淋对细胞的损伤效应,而且延长孵育时间;杀伤效应更明显。 以上研究提供了改进超声源的新思路,并进行了一系列实验验证,所取得的实验数据和资料为后续的SDT法抗肿瘤研究提供了重要6勺参数和依据,为推动声动力学方法向临床应用迈进具有一定的意义。
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