电场对细胞影响的研究进展

概述了近年国内外在电场对细胞影响领域的研究成果,阐述了由电场引起的细胞定位,特性运动,向电生长等电特性的机理及其在生物细胞工程中的应用。     

电场对细胞影响的研究进展*

概述了近年国内外在电场对细胞影响领域的研究成果 ,阐述了由电场引起的细胞定位、特性运动、向电生长等电特性的机理及其在生物细胞工程中的应用。     

高压静电场在农业中的应用及其作用机理的物理微观解析

本文概括了近几十年来电场处理种子、分选种子、空间电场防病促生技术、电场果蔬保鲜的应用及其产生的电场生物学效应,同时阐述了电场生物效应作用机理及其研究现状.本文重点介绍了近年来一些物理学者对电场作用机理的物理微观解析一介质极化微观理论、一维自由谐振子能级理论、势垒贯穿理论等.指出了电场在农业中的应用非常广泛,但到目前为止对其作用机理还没有统一的理论解释.电场生物学效应作用机理的深入研究需要生物学者、化学学者和物理学者的密切合作.     

细胞离子在振荡电磁场作用下的受力模型分析

本文通过生物细胞模型,研究振荡电场、振荡磁场以及振荡磁场产生的感应电场对细胞离子的作用机理。模型分析结果表明,电场力和罗仑兹力对细胞膜两侧的自由离子将产生加速度,振荡离子将产生周期性电位移。该模型同时也解释了脉冲电磁场比同参教的连续场产生更多的生物效应,以及连续场在开始施加和切除时的效应最大。     

电场刺激技术在微生物工程中的应用

电场刺激是利用电解法将惰性电极插入电解液中,形成一种电解池系统,电解液对细胞培养物会产生不同影响,并导致生物过程发生改变。电场刺激对微生物会产生促进和杀灭两种不同作用,并在微生物工程中已有所应用,如促进微生物生长和代谢、强化废水处理、进行生物修复和用于杀菌消毒等。研究表明电场刺激在微生物工程和环境生物工程等方面有广泛的应用前景。     

外源性电场对组织修复过程中细胞行为的影响

组织修复涉及一系列复杂的生理学、免疫学及细胞生物学过程。研究表明,受损组织周围存在着一定强度的内源性电场,类似生理强度的外源性电场能指导细胞定向迁移、控制细胞极化、调节细胞增殖和分化等一系列生物学行为。该文针对外源性电场在伤口愈合、骨组织愈合以及血管新生过程中的细胞生物学作用及其对修复过程中组织水平的影响进行综述,以期为外源性电场在今后临床中的应用提供参考。     

PIEZO1影响HaCaT细胞的趋电性迁移

目的 伤口中心产生的内源性电场是指导细胞定向迁移促进伤口愈合的重要因子。PIEZO1是机械门控阳离子通道家族成员之一,它参与细胞迁移,影响细胞的趋化迁移,并且受到电压的调节,在伤口愈合过程中发挥重要作用。但PIEZO1是否参与影响电场指导的细胞定向迁移过程尚不清晰,本文以HaCaT细胞为模型探讨PIEZO1及其下游相关蛋白质对细胞趋电性迁移的影响。方法 应用活细胞工作站追踪HaCaT细胞在微直流电场中的迁移,使用抑制剂及RNAi技术调控PIEZO1功能和表达,研究PIEZO1对于细胞趋电性迁移的影响;用蛋白质印迹（Western blot）检验细胞的整合素（integrin） β1与FAK磷酸化水平在电场作用下的变化情况,探讨PIEZO1与integrin β1及FAK等对电场信号的响应及细胞趋电性迁移的影响。结果 PIEZO1广谱抑制剂钌红、GsMTx4和RNAi处理显著抑制了HaCaT细胞向正极趋电性迁移的能力;电场和GsMTx4单独作用升高FAK磷酸化和integrin β1表达,GsMTx4阻止电场进一步升高FAK的磷酸化水平和integrin β1表达;siRNA干扰PIEZ...     

脉冲电场对人红细胞膜结构影响的冷冻断裂研究

对外加脉冲电场处理的人红血球冷冻断裂和蚀刻的复型观察中发现在强电场作用下,细胞周围有颗粒状和纤维状结构。结合ＳＤＳ电泳分析证明了它们是由于在电场作用下,红血球膜的带３蛋白和膜骨架蛋白（血影蛋白）脱出的结果。在强电场作用下,由于膜蛋白和膜骨架蛋白的脱出造成了对细胞膜的损伤,使细胞膜稳定性降低,细胞易变形和形成伪足。由于膜蛋白的脱出,多余的自由脂进入细胞质内而形成泡状结构。外电场改变了蛋白－蛋白以及蛋     

超导生物磁强计与生物磁学研究

生物磁学研究在器官、细胞和分子三个水平进行。生物磁场与生物电场的研究相比,最大的优越性在于磁信号较少受容积电流的影响,因此可对源电流产生部位进行较精确的三维空间定位。     

弱恒定电场对铁氮共掺二氧化钛纳米颗粒光催化灭活HL60细胞实验的影响研究

文章主要探讨弱恒定电场对铁氮共掺二氧化钛纳米颗粒光催化灭活HL60细胞实验的影响以及其机理。利用细胞计数法、CCK-8法检测、倒置显微镜、活性氧检测和荧光光谱等手段进行了分析研究,结果表明,在无电场作用下,此纳米颗粒光催化灭活HL60细胞的效率达到75.07%,然而在弱恒定电场的作用下,其效率将提高,在场强为600 m V/mm的电场作用下,其效率可达到80.13%,同时,对细胞膜的损伤程度也更大,产生的活性氧类物质也更多;荧光光谱分析推测,电场可能通过分离光生空穴电子对和提供能量给价带电子跃迁来使更多空穴和电子被利用,进而提高此纳米颗粒的光催化活性。     

细胞电融合法生产杂交瘤

细胞电融合过程包括使用交流电场使悬浮在缓冲液中的细胞排列成串,然后高压脉冲电流作用使细胞膜发生瞬时破裂,相邻细胞的细胞膜融合,继续受交流电场作用完成细胞融合。已经证明细胞电融合技术可用于杂交瘤生产,单克隆抗体生产以及细胞表面标记物细胞间的传递过程。     

视网膜感光细胞对仿生电场刺激的非矢量应答

正常状态下眼组织的细胞暴露于生物体内生电场中,故电场可以调控眼组织细胞一系列的生物学性能.细胞对电场信号的应答可分为两个方面,细胞对电场矢量的应答(迁移、定向生长等)和细胞对电场刺激的非矢量应答(增殖、凋亡等),而细胞对电场矢量的应答是最常见的应答现象.同时,细胞外的电场也能引起细胞内的信号转导,进而调控细胞的行为,但是对细胞内的应答机制目前知之甚少,所以对细胞非矢量性应答的机制也了解甚少.而感光细胞对电场刺激非矢量性应答的分子机制目前研究处于空白阶段,故本研究着重于探究感光细胞对于电场刺激的非矢量性应答的机制.为了探究电场刺激对感光细胞的影响,本课题组自主研发了一款电场刺激仪,研究发现,60和90 m V/mm强度的电场刺激能提高细胞活性,促进细胞增殖.检测基因表达谱,利用通路分析发现,Ca~(2+)离子依赖的ERK通路在细胞对电场刺激的应答中扮演重要角色.实验结果进一步证明,电场刺激促进Ca~(2+)离子内流进而改变了感光细胞的生长平衡,可以预见电场影响感光细胞的离子转运在感光细胞对电场刺激的应答过程中具有重要的意义.总而言之,本课题组发现,电场影响细胞内外的Ca~(2+)离子流,引发细胞内一系列的级连反应,使细胞的生长状态发生了改变.     

脉冲电场对人红细胞膜结构影响的冷冻断裂研究

对外加脉冲电场处理的人红血球冷冻断裂和蚀刻的复型观察中发现在强电场(3KV/cm)作用下,细胞周围有颗粒状和纤维状结构。结合SDS电泳分析证明了它们是由于在电场作用下,红血球膜的带3蛋白和膜骨架蛋白(血影蛋白)脱出的结果。在强电场作用下,由于膜蛋白和膜骨架蛋白的脱出造成了对细胞膜的损伤,使细胞膜稳定性降低,细胞易变形和形成伪足。由于膜蛋白的脱出,多余的自由脂质进入细胞质内而形成泡状结构。外电场改变了蛋白-蛋白以及蛋白-脂分子间的作用可能是电穿孔的主要机理。本文还对当前公认的冷冻断裂中所观察到的膜中间颗粒的来源提出了疑问,并提出了它们还可能与冰晶有关。而冰晶的形成又与膜的亲水与疏水性有关。     

低频脉冲电场对胰岛素介导的细胞增殖影响及其作用机理研究

本文以胞外信号分子胰岛素为研究对象,从细胞信号系统与电磁场相互耦合角度,通过MTT比色法和间接免疫荧光技术研究脉冲电场(f=50Hz,τ=20μS,Epp=1V/m)对人肝细胞(L-02细胞株)的增殖能力以及胰岛素与细胞表面受体的专一结合特性的影响。MTT比色分析结果发现在脉冲电场对细胞增殖的直接作用中,处理5、10、20分钟对细胞增殖的抑制百分率分别为10.13％、18.10％和11.85％;脉冲电场对细胞增殖的间接作用中,胰岛素经脉冲电场处理20、40分钟,对细胞增殖的抑制百分率分别为10.31％和14.12％;流式细胞术检测结果表明细胞悬液和胰岛素共同经脉冲电场处理20分钟组其平均荧光强度降低22.74％,仅胰岛素受电场处理组和仅细胞受电场处理组的平均荧光强度分别下降12.96％和10.51％。本实验结果显示 脉冲电场对人肝细胞的作用体现在两个方面:一是电场直接作用于细胞膜上的胰岛素受体及其他膜成分;二是脉冲电场还可通过改变培养基中的胰岛素分子的构像,影响胰岛素与受体的结合能力,进而影响细胞的增殖等活动。     

海洋甲藻Pyrocistis elegans电激发光的研究

利用培养的海洋甲藻Ｐｙｒｏｃｉｓｔｉｓｅｌｅｇａｎｓ（Ｐ．ｅｌｅｇａｎｓ）作为模型,研究外电场对细胞发光强度－时间曲线的影响。实验结果表明,细胞在外电场作用下所产生的发光（电激发光）行为与细胞本身有关,电激发光是一种延迟发光,其松驰过程不遵从指数衰减规律而表现出双曲线的规律。从物理学的角度讨论了细胞电激发光的相干性及外电场对生命系统和非生命系统的作用的区别,前者更重要的是信息作用,从而提示了研究外电场对细胞作用以及细胞与环境和细胞与细胞间通讯的新方法。     

低频、低压交变电场对成骨细胞增殖的影响

低频、低压交变电场能够促进成骨细胞的增殖。成骨细胞受交变电场作用以后,运用ＭＴＴ方法和流式细胞术,检测细胞的增殖情况。结果表明：电场作用后的细胞,与对照组细胞相比,细胞数目增多,Ｓ期细胞百分比增高。运用荧光标记技术检测细胞膜流动性以及胞内游离Ｃａ２＋浓度（［Ｃａ２＋］ｉ）的变化,初步探索电场对细胞增殖影响的作用机制。     

外源微直流电场对肺腺癌细胞Calu-3迁移的影响

该文通过Time-lapse技术,以无电场作用的人肺腺癌细胞Calu-3细胞为对照组,以分别暴露于电场强度为2 V/cm、4 V/cm和6 V/cm的Calu-3细胞为实验组,研究了外源微直流电场对Calu-3迁移的影响。结果表明,Calu-3细胞可通过单细胞和群体细胞两种形式迁移,直流电场对这两种迁移形式具有显著的影响:无电场作用时,单细胞和群体性的Calu-3随机迁移;加入直流电场后,单细胞和群体性的Calu-3朝向负极定向迁移,迁移方向性指数、迁移方向持续性指数、轨迹速度、位移速度显著高于无电场作用的对照组。电场强度为4 V/cm时,单细胞和群体性的Calu-3趋电性最明显,迁移方向最恒定。相同强度的电场作用下,Calu-3群体细胞迁移的方向性指数和方向持续性均高于单细胞迁移,但单细胞迁移的轨迹速度和位移速度快于群体细胞迁移。     

表达内皮抑素的rCHO细胞的微囊化培养

微囊化重组基因细胞移植治疗肿瘤是一种新兴的肿瘤基因治疗方法,如果将此技术应用到临床研究,就需要制备大量的细胞活性良好、重组蛋白表达量高的生物微胶囊。种子细胞是生物微胶囊治疗作用的执行者, 是构建微囊微反应器的基本元素。如何获得大量高活性的种子细胞已经成为规模化制备生物微胶囊所面临的最关键的限制因素。本实验考察了搅拌式生物反应器内扩增的重组CHO细胞进行包囊及微囊化细胞在生物反应器内规模化培养的可行性。实验结果显示:重组CHO细胞在生物反应器内可以快速生长,并且对数期细胞包囊,微囊化细胞活性良好。制备的微囊化细胞可以在生物反应器内培养,与培养板培养比较细胞生长较快、内皮抑素表达量较高。应用生物反应器培养技术能够在体外快速、大量扩增重组CHO细胞,满足微囊化细胞制备对种子细胞量与质的要求,微囊化细胞可以在生物反应器内培养。     

低频脉冲电场逆转MCF-7/ADR对高三尖杉酯碱和长春新碱的耐药性

为了探讨低频脉冲电场对人乳腺癌多药耐药细胞系MCF-7/ADR耐药性的逆转作用及机制,采用MTT比色法检测MCF-7/ADR的耐药指数和耐药性的逆转倍数,荧光显微镜观察脉冲电场对MCF-7/ADR细胞内DiOC2(3)(P-gp的特异性荧光底物)积累和外排的影响。结果发现,在低频脉冲电场不影响MCF-7/ADR细胞生长的情况下,不同时间的电场作用均能逆转MCF-7/A的多药耐药,对高三尖杉酯碱(HHT)耐药性的逆转倍数在1.429～1.848之间,对长春新碱(VCR)耐药性的逆转倍数在1.473～2.090之间,45min电场作用的逆转效果最好,其次是30min电场作用。药物积累和外排实验结果表明,脉冲电场作用45min能使细胞内的DiOC2(3)积累明显增加,而30min电场作用能显著抑制DiOC2(3)的外排。促进药物积累和抑制其外排可能是脉冲电场逆转多药耐药的机制之一。     

脉冲电场对真皮成纤维细胞生长和膜流动性的影响

采用MTT比色分析法检测脉冲电场(f=50Hz,t=20μs,Epp=1V/m),对真皮成纤维细胞增殖的影响,结果表明,电场作用1分钟和5分钟,均产生促进细胞增殖的效果(P<0.05和P<0.001),而较长时间(t≥10分钟)的电场作用则显著抑制细胞的正常增殖(P<0.001)。 采用荧光偏振法研究了脉冲电场对真皮成纤维细胞膜流动性的影响。结果表明,电场作用5分钟后即刻引起膜流动性的显著增加。而电场作用45分钟后,需经过一段时间的温育(30 分钟),才表现出膜流动性的降低。说明不同作用时间的电场可以造成膜流动性的增加或降低,而且对膜流动性的影响是可逆的。我们认为,脉冲电场所引起的膜流动性改变是细胞分裂能力发生变化的原因之一。