癌症生物学 & 治疗

在生物电学中心 we are applying to 生物medical targets very high 电 字段 — megavolts per meter — for very short times — nanoseconds. 这些电场比在生物实验室或诊所中使用的电场更强、更短... 或者在自然界中. 因为在地球生命的历史上，细胞和有机体从未见过这种电激发, 它们没有进化出特定的防御手段, 监管, 或者可能由这种新的刺激引起的信号机制.

在最初的纳秒脉冲电场(nsPEF)实验证明成功地去污细菌, 该中心的RESEARCHPeople员将注意力转向了癌症. 当时，细胞凋亡是细胞和肿瘤生物学RESEARCH的中心课题. 细胞凋亡是一种程序性细胞死亡, 与非程序性坏死相反, 现在叫做意外死亡. 首次RESEARCH表明纳秒脉冲可诱导细胞凋亡, 减小小鼠肿瘤大小, 杀死People类肿瘤细胞是在2002年和2003年. 从那时起, studies at ODU have shown that nanosecond pulses can kill many types of tumors 和 furthermore can induce an immune response in treated animals. 黑色素瘤的nsPEF消融, 乳房, 肝, 和 colorectal cancers initiates an antitumor immune response that both assists tumor eradication 和 prevents the formation of new tumors. RESEARCHers at the Center are currently characterizing this immune response 和 exploring the efficacy of combination therapies.

冷大气等离子体(CAP)产生活性氧和活性氮, 离子, 瞬态电场, 每一种都表现出抗癌活性，并共同增强它们各自的活性来摧毁恶性细胞. Its viability as an anticancer therapy is illustrated by recent clinical trials of CAP treatment of patients with 头颈部癌症. 在生物电学中心, 我们重点RESEARCH了CAP对肿瘤代谢的抑制作用, 增殖的信号, 以及炎症以及如何利用它们来解决治疗耐药性. 例如, we recently discover that CAP at an unexpected low-dose regime can simultaneously suppress multiple supply lines to cancer survival (e.g. 新陈代谢, 增殖的信号, 血管生成), 通常被称为癌症的标志, 在治疗抵抗的恶性细胞中, 对健康的同类几乎没有影响, 在体外和临床相关的体内模型中导致恶性细胞高率凋亡. Findings such as these are being explored to develop novel strategies that can improve the current opt离子 for mitigating the risk of tumorigenesis, 克服耐药性, 并提高接受当前抗癌治疗的患者的预后.

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冷等离子体生物工程

冷等离子体产生多种生物活性物质, 包括活性物质, 离子, 光子, 并且会影响真核细胞内源性产生的瞬态电场. 这种相似性促使People们广泛利用其对People类健康的益处, leading to cold plasma-based procedures in clinical utility for coagulation 和 ablation 和 in clinical trials for treatment of wounds, 头颈部癌症, 自身免疫性皮肤病. 这里是生物电子学中心, investigators engineer cold plasma chemistry to replicate 和 leverage beneficial 生物logical effects of endogenous reactive species 和 离子 for novel solut离子 that can improve the prognosis of patients with cancer (e.g. 胰腺癌、白血病、乳腺癌、皮肤癌)、感染和器官损伤. 通过多学科合作, we focus on (1) dose-controlled de肝y of cold plasma 和 plasma-activated solution; (2) their effects on the mammalian host's immune response 和 energy requirement; (3) their molecular 和 cellular targets in pathological or regenerative tissues; (4) their benefits as a monotherapy for cancer, infection 和 injury or as a drug-de肝y method for gene immunotherapy; 和 (5) their synergy with other 生物engineering platforms such as pulsed 电 field. 此外, 该中心的RESEARCHPeople员对农业和环境环境中基于冷血浆的感染控制感兴趣.

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微生物消毒

Microorganisms are known to be vulnerable to oxidative stress 和 membrane poration induced by cold plasma 和 pulsed 电 field (PEF), 分别. With cold plasma 和 PEF being developed into two complimentary 生物engineering technologies in the Center for 生物, 他们正朝着病People利益的方向发展. 对抗抗生素耐药性, investigators at the Center have developed a plasma activated solution (PAS) to achieve a 7-log10 reduction of p和rug-resistant bacteria 和 fungi without harming mammalian cells. 鉴于这些病原体对目前所有抗生素都具有耐药性，这一点意义重大. 进一步, PAS is engineered to dismantle bacterial 生物film formed inside lumens of gastrointestinal endoscope channels 和 central venous catheters. 认识到目前缺乏有效的根除 在活的有机体内 微生物生物膜, 与糖尿病足溃疡和慢性阻塞性肺病有关, investigators at the Center developed a PAS-based wound dressing therapy 和 demonstrated its efficacy 和 safety in disrupting MRSA wound 生物films, 致命菌血症的罪魁祸首. 进一步, 这些发现正在扩大，以应对医学以外的消毒挑战, 例如，液体食品的pef减少生物污染控制.g., 橙汁), pas加强动物食品安全, 通过灭活SARS-CoV-2与People细胞的结合，以pas为基础控制COVID的传播.

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冷等离子体再生医学

由冷等离子体产生的各种反应物质和离子物质, 过氧化氢和一氧化氮可以促进细胞增殖和血管生成, 分别. 这些为冷等离子体在伤口愈合方面的多次成功临床RESEARCH奠定了基础. 有趣的是, 冷等离子体激活, 以剂量依赖的方式, 再生医学中重要的主要信号通路, 例如Nrf2，用于减轻损伤组织中常见的过度氧化应激, Wnt用于干细胞的迁移, 和HIF-1 α用于血管生成. 这些RESEARCH表明，冷等离子体可能适用于皮肤伤口以外的领域. 举个例子, investigators at the Center for 生物 discovered that cold plasma elicits neuroprotection against glutamate excitotoxicity by elevating cellular antioxidant capacity, 治疗中风和脊髓损伤的理想功能. In the case of vitiligo in which dysregulated T cells attack melanocytes to cause skin depigmentation 和 for which there is no cure, RESEARCHPeople员发明了一种用冷血浆制备的凝胶，这种凝胶可以破坏T细胞对黑素细胞的攻击, 抑制过度氧化应激, 并在动物模型中促进白癜风病变的再色素沉着. 这 在活的有机体内 在一项对照和随机临床试验中成功证明了其疗效. 目前的重点是提高机械洞察力和转化准备.

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一半抑制剂调节急性和慢性肺损伤

急性肺损伤(ALI), 急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和肺纤维化(PF)是发病率和死亡率的主要决定因素. fda批准的治疗干预措施是有限的，因此需要新药. 热休克蛋白(HSP)是一种伴侣蛋白，可以帮助大量的 客户端 蛋白质的折叠、稳定和/或降解过程. 一半, 家族中最普遍的蛋白质, 在肺损伤和炎症中起主要作用. 事实上, 一半是肺内皮通透性的关键调节因子，并调节关键蛋白, 包括RhoA, ROCK1, cofilin和ve -钙粘蛋白, 从而参与肺泡水肿的发展. 因此，一半抑制剂在多个水平上控制炎症和肺损伤. Among the >400 客户端 proteins, 一半稳定转化生长因子-β (TGF-β), 它的受体和Raf, ERK和Smads信号, 直接参与慢性肺损伤的发展. 一半抑制剂降低了几种ALI动物模型的死亡率，并预防肺纤维化的发展. 需要进一步调查以确定最佳剂量策略, 效力, 以及各种新型一半抑制剂的治疗方案.

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