肿瘤是危害人类健康最严重的疾病之一,其侵袭转移过程存在着复杂的生物流变学问题。目前,肿瘤的治疗方法主要有化学治疗、放射治疗、生物治疗、电穿孔治疗及外科手术治疗等,其中电穿孔疗法是近年来发展起来的一种杀伤肿瘤组织/细胞的新技术,并逐渐成为癌症综合治疗的有效手段之一,但人们对于脉冲电场治疗肿瘤的机理至今尚缺乏全面的认识。本项目将生物流变学和电工理论新技术有机结合,采用陡脉冲电场在一定条件下作用肝癌细胞,首先考查陡脉冲电场作用后肝癌细胞生长、增殖、凋亡相关基因的表达变化及其相关规律,然后用微管吸吮技术在单个细胞水平上研究陡脉冲电场作用后肝癌细胞粘弹特性、与内皮细胞粘附特性的变化情况,从生物流变学的角度探索陡脉冲电场杀伤肿瘤细胞的机理。主要研究工作和结果如下:1.陡脉冲电场实验装置及刺激参数能量可控陡脉冲实验装置由重庆大学高电压及电工理论新技术教育部重点实验室自行研制,该仪器主要由直流高压产生电路、陡脉冲的形成与整形输出电路和计算机采集测量系统三部分组成。根据陡脉冲电场杀伤肿瘤细胞/组织的前期研究基础,本文选择固定脉冲峰值(200 V)、频率(100 Hz)及刺激时间(10min) 3个参数,改变电容值(取0.01μF和0.1μF高低两种刺激剂量)观察陡脉冲电场对肝癌细胞增殖和生物流变特性的影响。2.陡脉冲电场对肝癌细胞生长和增殖的影响采用MTT法分析了陡脉冲电场作用后肝癌细胞增殖的变化,流式细胞技术分析了细胞周期分布的变化。结果表明:陡脉冲电场对肝癌细胞生长和增殖有明显的抑制作用;高剂量的陡脉冲电场抑制程度更为明显。肝癌细胞经陡脉冲电场作用后,细胞周期分布发生改变,细胞G0/G1期增加,S期和G2/M期减少。提示陡脉冲电场刺激能阻止肝癌细胞进入S期。3.陡脉冲电场对肝癌细胞凋亡相关基因表达的影响采用流式细胞技术考察了陡脉冲电场作用后肝癌细胞bcl-2和p53基因表达的变化,结果表明:陡脉冲电场能下调肝癌细胞bcl-2基因的表达,但p53基因的表达不受陡脉冲电场的影响,提示陡脉冲电场诱导肝癌细胞凋亡,可能是通过降低bcl-2的表达实现的。4.陡脉冲电场对肝癌细胞粘弹性的影响与对照组比较,低剂量陡脉冲电场处理组的弹性系数K1没有明显变化,但高剂量处理组的弹性系数K1明显降低;低剂量处理组的弹性系数K2没有明显变化,但高剂量处理组的弹性系数K2明显升高;粘性系数μ在陡脉冲电场处理后都有所增高,但高剂量处理组比低剂量处理组增高的程度更大。陡脉冲电场处理后,各组细胞初始变形程度没有差别;但与对照组比较,高剂量处理组细胞的最大变形程度有所增高;陡脉冲电场作用后细胞蠕变时间增长,高剂量组增加的程度更明显。5.陡脉冲电场对肝癌细胞与内皮粘附力的影响与对照组比较,低剂量刺激组肝癌细胞与内皮细胞的粘附力明显降低,而高剂量刺激组的粘附力没有明显变化。