纳米刀不是通过热效应,而是电场效应灭活肿瘤。
1.灭活时间短
对于直径约 3cm大小的实体肿瘤,经典的纳米刀是使用 90 个 100μs的脉衝治疗。单次纳米刀灭活时间少于 1 分锺,即使是采用 3 到 4 次的重複灭活,总的纳米刀治疗时间也不超过 5 分锺。这当然归功于利用极端高速的电场造成了细胞死亡。而热消融需要相应的温度,它是由于机械能使离子摩擦或持续的冷冻和融化组织産生,这种技术实际上延长了灭活的时间(大约在 15 到 60分锺)。
2.纳米刀灭活区域保留了重要结构
纳米刀可以在灭活区域保留重要的组织结构。实验表明纳米刀灭活过的肝组织中,像肝动脉、肝静脉、门静脉、肝内胆管之类的重要结构全部得以保留。
纳米刀技术通过细胞膜结构的崩解导致细胞凋亡。这样主要由蛋白形成的结构,像血管弹性纤维和胶原纤维、细胞基质蛋白并未被破坏。因此,血管和胆管等组织结构得以保留。
3.避免热/冷的吸收作用
纳米刀的重要特点是可以通过非热效应造成细胞死亡。短暂且高强的电场施加于目的区域,通过在细胞膜上産生无数的“微孔”破坏细胞稳定性,导致凋亡性的细胞死亡。
纳米刀的治疗采用多个极短脉衝,这样可以提高治疗效果,降低热效应。提供了最佳的方案,指出爲了使组织冷却,避免热效应,使用波长短并且带有短暂间歇的脉衝波治疗结果发现,纳米刀産生的电场可以避免热效应。灭活区域附近的大血管可以産生热或冷吸收作用,而研究表明热或冷吸收效应可以导致血管周围的肿瘤细胞灭活不完全,从而使肿瘤複发。因爲纳米刀不依赖于热或冷效应灭活组织,不受热或冷吸收效应影响, 所以即使是灭活区域有大血管通过,纳米刀也可以更加彻底的灭活组织。
4.纳米刀处理后的灭活区域界限清楚
纳米刀的另一特点是不管肿瘤部位、大小、形状如何,灭活区域内细胞都会死亡,除此之外,纳米刀灭活后的区域边界十分清楚(可达到 1 至 2 个细胞的厚度),在显微镜下和大体上均可看到。这样,就可以精确地评估出纳米刀的治疗效果,利于肿瘤治疗的预后和随访。
5.纳米刀诱导凋亡性细胞死亡
纳米刀之前的肿瘤灭活技术多数依靠热消融区域的凝固性坏死来完成。凝固性坏死的程度不便于控制,同时也会杀死部分正常的细胞。灭活区域包括血管和胆管等在内的所有结构均被破坏,只遗留了一些坏死碎片和死亡组织,这些对器官均有毒性。已经证明纳米刀通过诱导凋亡使细胞死亡。这是一种程序性的细胞死亡,归咎于多种内部和外界的刺激因素,凋亡被看作是任何细胞生命周期的自然阶段。纳米刀使细胞凋亡的优势包括了免疫介导的细胞死亡,可以通过吞噬作用清除灭活后的组织碎片,使某些器官快速恢複和再生。
6.纳米刀可以实时监控
纳米刀的临床优势还包括可以通过使用向导(超声、CT和MRI)实时监控纳米刀的过程。通过计算机成像,可以确定灭活程度,观察到未被治疗到的肿瘤残留,从而再次进行纳米刀灭活。另外,实时影像监控还可以预估与灭活相关的并发症。
摘自:不可逆电穿孔(IRE)对细胞、肌肉及神经组织作用的实验研究,作者:李伟,第四军医大学,博士论文
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