脉冲电场对沙门氏菌细胞膜流动性的影响及其机理

研究了脉冲电场作用对鼠伤寒沙门氏菌Salmonella Typhimurium的杀菌效应及其膜通透性的影响,并结合拉曼光谱技术分析了不同脉冲处理时间对沙门氏菌磷脂构象的影响.结果表明:随着脉冲电场能量的不断输入,沙门氏菌的灭活对数不断增加,且细胞膜的通透性也随之增大;此外,随着脉冲处理时间的延长,沙门氏菌磷脂拉曼峰的峰值比I1139/I1082呈现出先增大后减小的趋势,但是均比未经脉冲电场处理的峰值比要高(P0.05).这说明脉冲电场作用能够增加沙门氏菌磷脂的C—C全反式构象的数目,同时减少了C—C扭曲构象数目;但是,随着脉冲处理时间的延长,峰值比I2 874/I2 862也随之增大(P0.05),这意味着脉冲电场作用能够有效增大沙门氏菌磷脂C—H的侧向堆积程度,从而导致了磷脂脂链的有序程度增加和细胞膜流动性的减弱.因此,脉冲电场作用能够增大细胞膜的通透性和降低细胞膜流动性,最终会引起细胞损伤或者死亡.这为脉冲电场作用下微生物的灭活机理研究提供了一定的理论依据.     

陡脉冲不可逆性电击穿恶性肿瘤细胞的机理

电场的基本特性是对处于场中的物质有力的作用.在陡脉冲电场作用下,细胞膜内外表面有很强的电场分布,同时由于细胞膜的介电常数与细胞外液、细胞质的不同,从电磁场理论出发,必然有作用于细胞膜表面的电场应力.仿真计算结果表明,外加电场的作用使得细胞膜受到来自细胞外液与细胞质两个方向的压力,作用在恶性肿瘤细胞膜上的电场应力的数量级比正常细胞大1个数量级.因此,在陡脉冲电场的作用下,恶性肿瘤细胞比正常细胞具有更大的敏感性,这种电场应力的作用势必对恶性肿瘤细胞膜造成巨大的损伤,使得细胞的生存环境和遗传物质受到严重破坏,并导致细胞发生不可逆性电击穿而死亡.     

电场参数对长白猪精子电穿孔效率影响的研究

用假阴道法采集长白猪精液，经电击缓冲液清洗、适当稀释后，用天津理工学院生产的基因脉冲导入仪。选择14组不同的电场参数对其进行电击处理，电击后的精子经扫描电子显微镜观察和光学显微镜观察；在扫描电镜下观察到电穿孔，在光镜下观察到台盼蓝进入精子的头部内．结果显示：弱电场能使精子电穿孔，不同电场参数处理的精子电穿孔效率不同，最佳的电穿孔条件为电压700V，电容6μF，脉冲个数6个，穿孔几率达到18．6％．     

细胞力学特性对电刺激的响应研究进展

 近40年，探索电刺激在生物医学中的应用引起了人们极大的兴趣，这种兴趣很大程度上来自于电刺激细胞实验研究方面取得的进展，其结果对研发疾病诊疗新技术具有参考意义。从直流电场、正弦电场、脉冲电场3个方面回顾电刺激细胞的实验设备，综述了电刺激对细胞弹性模量、细胞间应力、细胞黏附力、细胞膜系索力等力学特性的影响规律与生物学机理，以及电刺激在诱导细胞分化，凋亡，改变细胞迁移方向等方面的应用。总结了电刺激-细胞力学特性-细胞生物行为关联性研究的进展。直流电场可引导细胞迁移和排列；正弦电场可导致细胞膜和骨架的分离；脉冲电场可破坏细胞膜、细胞骨架、核膜、染色体端粒的结构，使细胞变形。探讨了目前细胞电刺激研究存在的问题，并对未来发展方向提出了建议。     

细胞力学特性对电刺激的响应研究进展

 近40年，探索电刺激在生物医学中的应用引起了人们极大的兴趣，这种兴趣很大程度上来自于电刺激细胞实验研究方面取得的进展，其结果对研发疾病诊疗新技术具有参考意义。从直流电场、正弦电场、脉冲电场3个方面回顾电刺激细胞的实验设备，综述了电刺激对细胞弹性模量、细胞间应力、细胞黏附力、细胞膜系索力等力学特性的影响规律与生物学机理，以及电刺激在诱导细胞分化，凋亡，改变细胞迁移方向等方面的应用。总结了电刺激-细胞力学特性-细胞生物行为关联性研究的进展。直流电场可引导细胞迁移和排列；正弦电场可导致细胞膜和骨架的分离；脉冲电场可破坏细胞膜、细胞骨架、核膜、染色体端粒的结构，使细胞变形。探讨了目前细胞电刺激研究存在的问题，并对未来发展方向提出了建议。     

高压电脉冲灭菌理论的研究进展

通过精确地控制脉冲电场强度和改变脉冲电场对微生物细胞膜处理时间，使得微生物的细胞膜被不可逆地破坏，从而达到微生物致死目的。高压脉冲电场灭菌与传统的巴氏灭菌相比具有：传递快速、均匀、处理时间短、产热少等优点，可以最大程度地减少对食品中营养素的破坏，是一种颇具发展前景的非热力学灭菌方法。文中就国内外对脉冲电场的灭菌机理和目前所形成的3种具有代表性的观点及此灭菌方法的前景等方面的研究进展，做一综述。     

脉冲电场对悬浮中国红豆杉细胞的影响

以中国红豆杉悬浮细胞为植物细胞的模型,研究了低频脉冲电场对植物细胞生长和次生代谢的影响.不同生长时相的红豆杉细胞在不同时间的脉冲电场作用下,其生长和紫杉烷积累的情况表现出明显差异.对数前期的细胞经30 min的电场诱导后,细胞生长没有明显变化,但紫杉烷的含量提高了近30%.并发现, 脉冲电场和补糖的组合策略能更有效地促进细胞积累紫杉烷.     

利用低强度脉冲电磁场对家猪精子电穿孔的研究

用低强度脉冲电磁场对家猪精子细胞进行电击处理，发现台盼蓝染料能够进入细胞，而且通过扫描电镜可以观察到细胞膜表面有明显的孔洞。这证实了低强度瞬态电磁场能够引起猪精子细胞电穿孔和促使外源物质进入细胞内。     

强电场脉冲致细胞膜电穿孔的观察

用强电场脉冲处理动物细胞后,可使小分子物质台盼蓝进入细胞内,通过扫描电镜观察到细胞膜上有电致孔洞,证实强电场脉冲能引起电穿孔,穿孔率较高,穿孔直径在0.05-1.5μm,经研究作者得到了较佳的实验条件,并得到了形态学证据初步分析了电穿孔形成的机理。     

胰岛素介导的脉冲电场对细胞信号传递的影响

使用胞间信号分子介导方式探究了电磁场生物效应的机制.运用含有脉冲电场处理的胰岛素的培养液培养细胞,使用免疫标记法检测了细胞内的酪氨酸磷酸化水平,并用基因芯片检测了细胞基因表达水平.结果发现,含有电场处理的胰岛素的培养液培育细胞30min以后,该组细胞的酪氨酸磷酸化水平比对照组低10.33%,表明胰岛素携带的脉冲电场的信息跨膜传入了细胞内.用该培养液培育细胞68h后,发现在人类已知的12000个基因中,有55个基因表达发生极其明显的变化.其中某些基因与胰岛素的胞内信号通路密切相关,另一些基因表达的变化与已经发现的胰岛素介导的脉冲电场对细胞增殖的抑制作用相吻合.     

脉冲电场对海水中悬浮颗粒物沉降效率的影响

用反渗透法对海水进行淡化处理时，海水中悬浮颗粒物会对反渗透膜造成污染，进而损伤膜元件．针对这一问题，设计了电脉冲处理实验装置，研究了海水中悬浮颗粒物在脉冲电场作用下的沉降效率，并对其影响机理进行了初步探讨．正交实验结果表明：影响海水中悬浮颗粒物沉降效率的因素主次顺序依次为脉冲电压、脉冲时间、脉冲处理次数和脉冲频率；且在各因素较佳的水平条件下，沉降效率可达86．4％，比未施加脉冲电场时提高近30％．TEM分析结果表明：在脉冲电场的作用下，海水中难沉降的带电荷悬浮颗粒物重新分布其所带电荷并导致偶极化，从而促进了颗粒物之间的凝聚．     

细胞膜电场分布的一种模式

细胞膜电场分布是决定细胞膜通道开或关的重要参数。多年来对细胞膜的电场分布一直采用简化模式进行计算。本文提出一种更为真实性的模式,进行计算并导出细胞膜两边电场分布的积分解。在此基础上,对细胞膜两边的荷电分子或离子浓度所产生的电荷分布类型进行讨论。计算结果表明,电场分布依赖于膜的结构、离子浓度及温度。对简单的情况,可导出通道类似于一个电阻,通道内的电场分布可用一电路模拟。通道周围的电场可用一电偶极矩等效。     

人红细胞的固定化及其膜蛋白之截取

完整人红细胞被成功地包埋于聚丙烯酰胺凝胶(PAG)和聚乙烯醇(PVA)。经长期贮藏,这些固定化细胞仍能保持住它们天然的外观。当PAG固定化细胞用5mM、pH8.0磷酸缓冲液溶胞,或PVA固定化细胞用水溶胞时,它们的内含物被除去,并因此被PAG或PVA截留下红细胞膜。经鉴定,该膜含有所有人红细胞膜已知的蛋白质组分。研究了PAG各种孔径对其截取各种膜蛋白的影响,发现用孔径为2.5nm的PAG所包埋的人红细胞,经溶胞处理后能截留下收缩蛋白、带3和PAS-1蛋白质。若再进一步用1％十二烷基磺酸钠(SDS)增溶,PAG将只截留下纯的收缩蛋白质。就PVA固定化细胞而言,几种溶胞处理都能使PVA截留下人红细胞膜的表面蛋白质。这些结果显示,固定化红细胞对在水溶液中极不稳定的各种膜蛋白之分离与特性描述提供了相对稳定的环境。最后,本文讨论了PAG和PVA所以能从固定化细胞中截留膜蛋白的可能机理。     

电场调节装置处理肿瘤细胞初步实验

报道了肿瘤细胞电场调节装置制作,电场调节装置由显微镜平台、螺旋测微器、具有导轨槽的铝盒和带保护套的电极。利用该装置调节电极间的间距进行了不同电场分布下的宫颈癌(HeLa)细胞的电处理,发现电处理后的癌细胞出现了凋亡特征,说明纳秒脉冲电场对肿瘤细胞具有杀伤作用。     

脉冲电场对中国红豆杉细胞的影响

通过二维电泳（2-DE）技术来研究脉冲电场作用后48 h中国红豆杉细胞在蛋白表达上的变化.共进行了3次二维电泳重复实验,经过相关因子分析证实具有较高的重复性.比较对照组和经过脉冲电场处理的实验组的二维电泳图谱,发现有较明显的差异.用基质辅助激光解析-飞行时间质谱和液相色谱-电喷雾质谱对其中的部分蛋白进行分析鉴定.鉴定结果表明：核糖核酸蛋白粒、醛糖差向异构酶和铁氧还蛋白-NADP(+)还原酶这三个蛋白可能是与脉冲电场诱导相关的蛋白.     

脉冲电场非热灭菌技术及设备

项目提供单位：华南理工大学。项目特点和技术指标脉冲电场非热灭菌技术采用高强脉冲电场将液态食品中的微生物杀灭，其作用机理不在于处理过程中产生的欧姆热，而在于瞬间的电冲击和电场诱导下细胞膜两侧产生的不可逆穿孔极化。该项目拥有授权发明专利2项，专著1本。     

低强度瞬态电磁场作用下电穿孔机理探讨

通过计算离子在细胞膜外与在细胞膜内的吉布斯自由能,并考虑外加电场的影响,分析离子进入细胞膜的自发性,对低强度瞬态电磁场作用下细胞膜的电穿孔机理作出初步探讨.     

高压脉冲放电技术处理反渗透浓水的实验研究

采用高压脉冲电场对污水处理厂深度处理过程产生的反渗透浓水进行了处理,探究其分解浓水中难降解有机物的优化方案.实验结果表明,在脉冲电场作用方式为气相放电,电极距离液面为4 mm的条件下,脉冲电场处理反渗透浓水的优化工艺条件为:脉冲频率为3 Hz,脉冲电压为10 000 V,脉冲处理时间为120 s.对处理效果影响最大的是脉冲电压,脉冲处理时间次之,脉冲频率对处理效果的影响最小.     

高强度皮秒电场脉冲无创治疗肿瘤天线设计

高强度电场脉冲的脉宽从纳秒级减小到亚纳秒级甚至皮秒级宽度,将使得电场脉冲对生物体结构和功能的影响研究进入新的领域。根据椭球的几何特性,提出一种由椭球面反射器和单圆锥辐射器组成的冲激脉冲辐射聚焦天线,天线可以把高强度皮秒级电场脉冲无创伤地传输至浅层生物组织处。通过高强度电场脉冲的作用来诱导肿瘤细胞凋亡并起到杀伤作用,从而实现肿瘤的无创治疗。仿真结果表明超短时电场脉冲在靶点位置能形成有效的聚焦,并具有很高的幅值,增益和电场方向图在频带内变化稳定,同时,天线性能指标电压驻波比小于2,反射损耗小于-10dB,满足超宽带时域天线的设计要求。     

强脉冲电场处理对花生油品质的影响

采用强脉冲电场（电场强度0~50 kV/cm）处理花生油,分别测定了不同贮藏期花生油酸价、过氧化值和羰基价的变化情况,同时采用GC - MS以及GC对脂肪酸进行了定性定量分析. 结果表明：强脉冲电场处理后,花生油的酸价及过氧化值随电场强度的增加而增大,羰基价无明显变化;在贮藏期油样发生氧化酸败,各值随贮藏时间的延长而不断增加,PEF处理有效降低了其氧化速率. 强脉冲电场处理对花生油的成分有一定影响,超过40 kV/cm的电场处理后能一定程度地保留脂质中不饱和脂肪酸及其营养价值.