CN112553190B - 药物跨膜传输方法和高重复频率双极性脉冲*** - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例公开了基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法。该方法的一具体实施方式包括：确定药物与目标细胞组；根据上述目标细胞组所属的环境，选择适应的电极；将上述药物添加到上述环境中；根据上述电极产生的高重复频率双极性脉冲电场，对所添加药物后的环境中的目标细胞组进行刺激，得到刺激后的目标细胞组，上述实施方式可以降低附近组织区域肌肉的收缩反应程度，使得组织区域可以更好的进行药物跨膜传输。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及药物跨膜传输领域，具体涉及基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法。
背景技术
药物跨膜传输是药物作用于细胞的基本途径，药物跨膜传输的效率往往受到细胞膜通透性的影响。常用的方法是利用高强度的脉冲电场来提高细胞膜的通透性，达到提高药物跨膜传输效率的目的。
然而，在采用上述方式来提高组织区域的药物跨膜传输效率时，经常会存在如下技术问题：
目前进行跨膜传输所采用的脉冲形式为单极性脉冲电场，当高强度的脉冲电场作用于组织区域时，高强度脉冲电场产生的电荷会刺激组织区域中细胞膜的静息电位形成动作电位，导致组织区域的位置姿态产生变化，同时也会使传递脉冲的电极移位，使得组织区域不能较好的进行药物跨膜传输。在生物应用领域中，脉冲电场也可应用于消除细胞，在此领域中，高重复频率双极性脉冲能够用于消除细胞，但是其效果不如传统的单极性脉冲电场。目前国外Davalos等人、国内姚陈果等人采用高频双极性脉冲电场消除目标细胞组时，发现此过程中不会引起附近组织的肌肉收缩，即不会引起组织其他细胞的动作电位。申请者在前期研究中发现，在一定脉冲参数的范围内，与传统单极性脉冲电场相比，高重复频率双极性脉冲电场也能够增强细胞膜的通透性程度，有利于外源药物的跨膜传输，但是同样也能够减轻附近组织的肌肉收缩程度。
发明内容
本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
本公开的一些实施例提出了基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的一项或多项。
第一方面，本公开的一些实施例提供了一种基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，该方法包括：确定药物与目标细胞组；根据上述目标细胞组所属的环境，选择适应的电极；将上述药物添加到上述环境中；根据上述电极传递高重复频率双极性脉冲电场，对所添加药物后的环境中的目标细胞组进行刺激，得到刺激后的目标细胞组，从而将药物递送到细胞内部。
第二方面，本公开的一些实施例提供了一种用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***，该方法包括：确定组织区域；将目标药物注射至上述组织区域以确定注射后的组织区域；基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，对上述注射后的组织区域进行高重复频率双极性脉冲刺激，将药物递送到组织中的细胞内部。其中，上述基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法是上述基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法；基于上述脉冲后的组织区域，确定上述组织区域中的细胞内部是否含有药物。
本公开的上述各个实施例中具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，使得组织区域可以更好的进行药物跨膜传输。具体来说，造成相关的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法不能较好的进行药物跨膜传输的一个原因在于：当高强度的脉冲电场作用于组织区域时，高强度电场产生的电荷会刺激组织区域中其他细胞膜的静息电位形成动作电位，导致组织区域的位置姿态产生变化。所以，在提高组织区域细胞膜通透性的同时，需要尽量减少电场电荷对组织区域静息电位的刺激。另外，与现有的单极性脉冲电场药物递送方法相比，高重复频率双极性脉冲电场不仅能够减少电场电荷对组织区域静息电位的刺激，且能在一定程度上够提高细胞膜的通透性。基于此，本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法采用了高重复频率双极性脉冲装置。由于高重复频率双极性脉冲装置在施加于组织区域时在提高组织区域细胞膜的通透性的同时，还可以基于此装置的频率以及双极性等特性有效的抑制电场电荷对组织区域中细胞膜静息电位产生的刺激，从而，到达减少组织区域的位置姿态产生变化的目的。由此，使得组织区域可以更好的进行药物跨膜传输。
附图说明
结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。
图1是根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的一个应用场景示意图；
图2是根据本公开的一些实施例的用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***的一个应用场景示意图；
图3是根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的一些实施例的流程图；
图4是根据本公开的一些实施例的用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***的一些实施例的流程图；
图5是根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的一个高重复频率双极性脉冲示意图。
图6是根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的高重复频率双极性脉冲作用下细胞膜上的电穿孔区域分布及统计示意图。
图7是根据本公开的一些实施例的用于对照的基于单极性脉冲在不同电场强度作用下的关系示意图；
图8是根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的不同极性脉冲在不同脉冲电压作用下的关系示意图；
图9是适于用来实现本公开的一些实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
图1是根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的一个应用场景示意图。
在图1的应用场景中，根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的一个应用场景示意图，包括：电极板101，电极板102，细胞103，针电极104。
图2是根据本公开的一些实施例的用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***的一个应用场景示意图。
在图2的应用场景中，根据本公开的一些实施例的用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***的一个应用场景示意图，示出了组织细胞的生长示意图201及仿真模型202，包括：细胞 203。
继续参考图3，示出了根据本公开的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的一些实施例的流程300。该基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，包括以下步骤：
步骤301，确定药物与目标细胞组。
在一些实施例中，基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的执行主体可以确定上述方法需要使用的药物，以及上述方法需要用到的目标细胞组。
作为示例，上述目标细胞组可以是预先准备好的细胞组。
步骤302，根据目标细胞组所属的环境，选择适应的电极。
在一些实施例中，上述方法的执行主体可以根据上述目标组织上述的环境，选择适应的电极。其中，上述电极可以是：针电极或板电极。
作为示例，上述环境可以是：培养基，生物环境。那么，可以选择针电极。
步骤303，将药物添加到上述环境中。
在一些实施例中，上述方法的执行主体可以将上述药物添加到上述环境中。
步骤304，根据电极产生的高重复频率双极性脉冲电场，对所添加药物后的环境中的目标细胞组进行刺激，得到刺激后的目标细胞组。
在一些实施例中，上述方法的执行主体可以根据上述电极产生的高重复频率双极性脉冲电场，对所添加药物后的环境中的目标细胞组进行刺激，得到刺激后的目标细胞组。
可选地，上述基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法还可以包括以下步骤：第一步，将上述目标细胞组放置于培养基中，得到细胞悬液。
在一些实施例中，上述方法的执行主体可以先确定一个培养基，然后，将上述目标细胞组放入到上述培养基中，制作成细胞悬液。
第二步，将上述药物添加到上述细胞悬液中，得到添加药物后的细胞悬液。
第三步，将上述添加药物后的细胞悬液放置于电极槽中，采用高重复频率双极性脉冲电场进行刺激。
在一些实施例中，上述方法的执行主体可以将上述添加药物后的细胞悬液放置于电极槽中，采用高重复频率双极性脉冲电场进行刺激。
具体的，上述电极槽不做特殊限定，不同的间距施加不同的电压即可，从而保证细胞所处的外加场强超过电穿孔阈值场强，这个阈值场强不是固定的。
在一些实施例中，上述方法将上述添加药物后的细胞悬液放置于电极槽中，采用高重复频率双极性脉冲电场进行刺激，可以包括以下子步骤：
第一子步骤，确定电场强度，脉冲宽度，脉冲串个数，脉冲频率和脉冲个数，作为脉冲数据，其中，上述电压幅值范围在0至5000V 之间，上述脉冲宽度范围在200ns至2μs之间，上述脉冲频率在 100KHz至2MHz之间，脉冲串频率在1Hz至10KHz上述脉冲个数在50至500个之间，脉冲串个数在1-100个之间。其中，当脉冲数据超出上述脉冲数据中各个数据的范围时，根据研究表明上述基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法将不具备上述发明内容部分提及到的技术效果。
第二子步骤，基于上述脉冲数据，对所添加药物后的细胞悬液中的目标细胞组进行高重复频率双极性脉冲刺激。
第四步，对所刺激后的细胞悬液进行检测，得到细胞悬液检测结果。
第五步，基于上述细胞悬液检测结果，确定上述药物在上述目标细胞组中的跨膜传输效果。
可选地，上述基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法还可以包括以下步骤：
第一步，确定上述目标细胞组的组织环境。
第二步，将上述药物注射到上述组织环境中。
第三步，利用上述电极产生的高重复频率双极性脉冲电场，对上述组织环境中的目标细胞组进行刺激，得到刺激后的组织环境。
第四步，对上述刺激后的组织环境中的目标细胞组进行检测，得到目标细胞组检测结果。
第五步，基于上述目标细胞组检测结果，确定上述药物在上述组织环境中的跨膜传输效果。
可选地，基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法还可以包括以下步骤：响应于上述脉冲串个数满足预定条件，终止上述高重复频率双极性脉冲。
作为示例，上述预定条件可以是：上述脉冲串个数达到一个到一百个之间。
本公开的上述各个实施例中具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，使得组织区域可以更好的进行药物跨膜传输。具体来说，造成相关的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法不能较好的进行药物跨膜传输的一个原因在于：当高强度的脉冲电场作用于组织区域时，高强度电场产生的电荷会刺激组织区域中其他细胞膜的静息电位形成动作电位，导致组织区域的位置姿态产生变化。所以，在提高组织区域细胞膜通透性的同时，需要尽量减少电场电荷对组织区域静息电位的刺激。另外，与现有的单极性脉冲电场药物递送方法相比，高重复频率双极性脉冲电场不仅能够减少电场电荷对组织区域静息电位的刺激，且能够提高细胞膜的通透性。基于此，本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法采用了高重复频率双极性脉冲装置。由于高重复频率双极性脉冲装置在施加于组织区域时在提高组织区域细胞膜的通透性的同时，还可以基于此装置的频率以及双极性等特性有效的抑制电场电荷对组织区域中细胞膜静息电位产生的刺激，从而，到达减少组织区域的位置姿态产生变化的目的。由此，使得组织区域可以更好的进行药物跨膜传输。
继续参考图4，示出了根据本公开的一些实施例的用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***的一些实施例的结构示意图。该用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***，包括：定位装置401、注射装置402、脉冲发生装置403、检测装置404。其中，定位装置401，用于确定组织区域；注射装置402，用于目标药物注射至组织区域以确定注射后的组织区域；脉冲发生装置403，基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，对注射后的组织区域进行脉冲以确定脉冲后的组织区域；检测装置404，基于上述脉冲后的组织区域，确定上述组织区域中的细胞内部是否含有药物。
在一些实施例的可选实现方式中，定位装置401可以用于确定组织区域(例如，患者的肿瘤组织)。
在一些实施例的可选实现方式中，注射装置402可以获取目标药物，然后，注射至上述组织区域，最后确定注射后的组织区域。
作为示例，上述目标药物可以是：博来霉素，顺铂，吉西他滨等。
在一些实施例的可选实现方式中，脉冲发生装置403可以基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，对上述注射后的组织区域进行高重复频率双极性脉冲刺激，将药物递送到组织中的细胞内部以确定脉冲后的组织区域。
作为示例，上述基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法是通过本公开任意实施例中的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法。
其中，上述脉冲发生装置403具有如下有益效果：在对人体的组织区域中的细胞采用脉冲电场进行药物跨膜传输时，会引起人体附近肌肉组织出现收缩现象，导致产生疼痛感和不适感。因此，需要对人体进行全身麻醉和注射肌肉松弛剂，由于，对人体进行注射肌肉松弛剂可能导致人的呼吸停止，使得必须配合呼吸机进行治疗，导致手术操作更为复杂。如果解决了上述因素，就能在一定程度上避免呼吸机的使用，使得降低手术操作难度。为了达到这一效果，本公开引入了高重复频率双极性脉冲。在实际情况中，当脉冲电场通过电极作用于肿瘤组织时，也能使其附近的神经纤维兴奋，神经纤维的兴奋以动作电位的形式传递至神经肌肉结合部从而引起肌肉收缩。脉冲电场的频率与肌肉收缩具有较强的相关性，如果能够适当的提高脉冲的施加频率，则可有效减轻甚至抑制肌肉收缩。另外，高频双极性脉冲波形在作用于肿瘤组织后能够有效减轻肌肉收缩，并且也具有较好的提高人体组织区域对药物的跨膜传输效率的能力，在一定程度上达到消融肿瘤组织的目的。因此，本公开引入脉冲频率更高的高重复频率双极性脉冲，在保持常用方法，即提高人体组织区域对药的跨膜传输效率的同时，还可以减轻甚至抑制肌肉收缩，从而，降低对人体产生疼痛感和不适感，使得在一定情况下可以避免全身麻醉和注射肌肉松弛剂。进而，可以避免呼吸机的使用，达到降低手术操作难度的目的。
在一些实施例的可选实现方式中，检测装置404可以基于上述脉冲后的组织区域，确定上述组织区域是否消融。
本公开的一些实施例的用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，降低了手术难度。具体来说，造成相关的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法增加手术难度的原因在于：对人体的组织区域进行电脉冲化疗法时，会引起人体肌肉组织出现收缩现象，导致产生疼痛感和不适感。所以，需要对人体进行全身麻醉和注射肌肉松弛剂。由于，对人体进行注射肌肉松弛剂可能导致人的呼吸停止，使得必须配合呼吸机进行治疗，导致手术操作更为复杂。因此，增加了手术操作难度。基于此，本公开的一些实施例的用于组织中细胞药物跨膜传输的高重复频率双极性脉冲***，首先，利用定位装置，可以确定组织中目标细胞组的区域，使得药物可以准确的作用于组织中目标细胞组区域。然后，加入注射装置，可以将目标药物注射至上述已经确定的目标细胞区域，使得药物可以在目标细胞区域进行跨膜传输。之后，采用了高重复频率双极性脉冲施加于细胞组织区域，使得在保证药物跨膜传输效率的同时，降低肌肉收缩反应程度，从而能够减轻对人体带来的不适感。最后，检测装置，可以检测药物的跨膜传输效率。使得通过检测结果可以判断组织区域是否消融。也因为用了高重复频率双极性脉冲，可以在一定程度上无需全身麻醉和注射肌肉松弛剂，因此，可以避免呼吸机的使用。从而，及大地降低了手术的操作难度。
继续参考图5，其示出了根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的一个高重复频率双极性脉冲示意图，包括：脉冲串外频率501，脉冲串内频率502，脉冲串内个数 503，脉冲宽度504，脉冲幅值505。
在一些实施例中，高重复频率双极性脉冲中高重复频率双极性脉冲电场是通过电容充放电及全桥逆变形式实现的。
进一步参考图6，其示出了根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法的高重复频率双极性脉冲作用下细胞膜上的电穿孔区域分布及统计示意图。
在一些实施例中，图6示出了细胞组织在上述高重复频率双极性脉冲作用下，细胞膜上的电穿孔区域分布图601和统计图602。从上述统计图602可以看出，上述脉冲数据包括的脉冲宽度越大细胞膜发生电穿孔就越多。其中，在高重复频率双极性脉冲对细胞组织进行脉冲的第一时刻，细胞膜产生电穿孔的情况最多，之后随着上述脉冲宽度的增加，对细胞膜电穿孔的影响越来越小。
下面参考图7，其示出了根据本公开的一些实施例的用于对照的基于单极性脉冲在不同电场强度作用下的关系示意图。
在一些实施例中，图7反映了在一定条件下，传统单极性脉冲作用下所有细胞上电穿孔区域百分百随时间变化的情况。电穿孔区域百分比值最高的线代表场强2000V/cm、脉冲宽度100μs的传统单极性脉冲刺激下的情况，中间的线代表场强1500V/cm、脉冲宽度100μs 的传统单极性脉冲刺激下的情况，最低的线代表场强1000V/cm、脉冲宽度100μs的传统单极性脉冲刺激下的情况。
下面参考图8，其示出了根据本公开的一些实施例的基于高重复频率双极性脉冲的的不同极性脉冲在不同脉冲宽度作用下的关系示意图。
在一些实施例中，图8反映了在一定条件下，高重复频率双极性脉冲的不同极性脉冲在不同脉冲宽度作用下对细胞膜产生电穿孔情况的区域分布情况。电穿孔区域百分比值最高的线代表场强2000V/cm、脉冲宽度1μs的高重复频率双极性脉冲刺激下的情况，中间的线代表场强1500V/cm、脉冲宽度1μs的高重复频率双极性脉冲刺激下的情况，最低的线代表场强1000V/cm、脉冲宽度1μs的高重复频率双极性脉冲刺激下的情况。与传统单极性脉冲对比，在一定参数范围内，所产生的电穿孔程度相差不大。
下面参考图9，其示出了适于用来实现本公开的一些实施例的电子设备900的结构示意图。图9示出的服务器仅仅是一个示例，不应对本公开的实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，电子设备900可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的程序或者从存储装置908加载到随机访问存储器(RAM)903中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 903中，还存储有电子设备900操作所需的各种程序和数据。处理装置901、ROM 902以及RAM 903通过总线904彼此相连。输入/输出(I/O)接口905也连接至总线 904。
通常，以下装置可以连接至I/O接口905：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置 906；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置907；包括例如磁带、硬盘等的存储装置908；以及通信装置909。通信装置909可以允许电子设备900与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图9示出了具有各种装置的电子设备900，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。图9中示出的每个方框可以代表一个装置，也可以根据需要代表多个装置。
特别地，根据本公开的一些实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的一些实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的一些实施例中，该计算机程序可以通过通信装置909从网络上被下载和安装，或者从存储装置908被安装，或者从ROM 902被安装。在该计算机程序被处理装置901执行时，执行本公开的一些实施例的方法中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开的一些实施例上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器 (RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM 或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开的一些实施例中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开的一些实施例中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等。
以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方法。
Claims (2)
1.一种基于高重复频率双极性脉冲的药物跨膜传输方法，包括：
将目标细胞组放置于培养基中，得到细胞悬液；
将药物添加到所述细胞悬液中，得到添加药物后的细胞悬液；
将所述添加药物后的细胞悬液放置于电极槽中，采用高重复频率双极性脉冲电场进行刺激；
对所刺激后的细胞悬液进行检测，得到细胞悬液检测结果；
基于所述细胞悬液检测结果，确定所述药物在所述目标细胞组中的跨膜传输效果；
其中，所述将所述添加药物后的细胞悬液放置于电极槽中，采用高重复频率双极性脉冲电场进行刺激，包括：
确定电场强度，脉冲宽度，脉冲串个数，脉冲频率和脉冲个数，作为脉冲数据，其中，电压幅值范围在1500至2000 V之间，所述脉冲宽度为1μs，所述脉冲频率在100KHz至2 MHz之间，脉冲串频率在1 Hz至10 KHz之间，所述脉冲个数在50至500个之间，脉冲串个数在1-100个之间；
基于所述脉冲数据，对所添加药物后的细胞悬液中的目标细胞组进行高重复频率双极性脉冲刺激。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
响应于所述脉冲串个数满足预定条件，终止所述高重复频率双极性脉冲。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
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| CA3118718C (en) * | 2018-11-08 | 2023-09-26 | Old Dominion University Research Foundation | Megahertz compression of nanosecond pulse bursts |
-
2020
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010035587A1 (de) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | Warnke United Research & Development Gmbh | Vorrichtung zur Stimulierung von Zellmembranen in biologischem Gewebe |
| CN109593753A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-09 | 浙江大学 | 一种提高电能诱导活细胞膜电穿孔效率的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "Targeted Cell Membrane Damage by Bipolar High Repeated Frequency Pulses";Chenguo Yao et al.;《 IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation》;第24卷(第5期);第3270-3282页 * |
| "The effect of pulse repetition frequency on the uptake into electropermea bilized cells in vitro with possible applications in electrochemotherapy";G. Pucihar et al.;《Bioelectrochemistry》;第57卷;第167-172页 * |
| "高频双极性微秒脉冲电场不可逆电穿孔消融肿瘤的实验与机理研究";董守龙;《中国博士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》(第6期);E080-2 * |
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