癌症生物学 & 治疗

在生物电子学中心，我们正在将非常高的电场——每米百万伏特——应用于生物医学目标，时间非常短——纳秒. 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, or signaling mechanisms that might be induced by this new kind of stimulation.

在最初的纳秒脉冲电场(nsPEF)实验证明成功地去污细菌, researchers at the Center turned their attention to cancer. 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. The first studies to show that nanosecond pulses induce apoptosis, 减小小鼠肿瘤大小, 和 kill human tumor cells were in 2002 和 2003. 从那时起, ODU的RESEARCH表明，纳秒脉冲可以杀死多种类型的肿瘤，而且可以在治疗的动物中引起免疫反应. 黑色素瘤的nsPEF消融, 乳房, 肝, 结直肠癌会引发一种抗肿瘤免疫反应，既有助于肿瘤的根除，又能防止新肿瘤的形成. 该中心的RESEARCHPeople员目前正在描述这种免疫反应，并探索联合治疗的疗效.

Cold atmospheric plasma (CAP) produces reactive oxygen 和 nitrogen species, 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. 其作为一种抗癌疗法的可行性是由最近的临床试验CAP治疗头颈癌患者说明. 在生物电学中心, we focus on inhibitory effects of CAP on cancer 新陈代谢, 增殖的信号, 和 inflammation 和 how they may be exploited to address therapy resistance. 例如, 我们最近发现，在一个意想不到的低剂量方案下，CAP可以同时抑制癌症生存的多条供应线.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, with negligible impact on their healthy counterparts, 在体外和临床相关的体内模型中导致恶性细胞高率凋亡. RESEARCHPeople员正在探索诸如此类的发现，以开发新的策略，改善目前减轻肿瘤发生风险的选择, 克服耐药性, 和 enhancing prognosis of patients who receive current anticancer therapies.

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冷等离子体生物工程

Cold plasma produces diverse 生物logically active agents, 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, 导致冷等离子体为基础的程序在凝血和消融的临床应用，并在临床试验中治疗伤口, 头颈部癌症, 自身免疫性皮肤病. 这里是生物电子学中心, RESEARCHPeople员设计冷等离子体化学来复制和利用内源性反应物质和离子的有益生物效应，以获得新的解决方案，可以改善癌症患者的预后.g. pancreatic, leukemia, 乳房, skin cancers), infection, 和 injured organs. 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

已知微生物易受冷等离子体和脉冲电场(PEF)诱导的氧化应激和膜穿孔的影响。, 分别. 在生物电学中心，冷等离子体和PEF正在发展成为两种互补的生物工程技术, they are being advanced toward patient benefits. 对抗抗生素耐药性, 该中心的RESEARCHPeople员已经开发出一种血浆活化溶液(PAS)，在不伤害哺乳动物细胞的情况下，将耐药细菌和真菌的数量减少7-log10. 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被设计用于去除胃肠道内窥镜通道和中心静脉导管内形成的细菌生物膜. Recognizing the current lack of effective eradication of 在活的有机体内 微生物生物膜, implicated in diabetic foot ulcers 和 chronic obstructive pulmonary disease, 该中心的RESEARCHPeople员开发了一种基于pas的伤口敷料疗法，并证明了其在破坏MRSA伤口生物膜方面的有效性和安全性, the culprit responsible for life-threatening bacteremia. 进一步, 这些发现正在扩大，以应对医学以外的消毒挑战, for example PEF-reduced 生物fouling control of liquid food (e.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

Of diverse reactive species 和 ionic species produced by cold plasma, 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, major signaling pathways important in regenerative medicine, 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. These studies suggest that cold plasma may be applicable beyond skin wounds. 举个例子, 生物电学中心的RESEARCHPeople员发现，冷等离子体通过提高细胞抗氧化能力，引发神经保护，防止谷氨酸兴奋性毒性, a desirable function for treatment of stroke 和 spinal cord injury. 在白癜风的情况下，失调的T细胞攻击黑素细胞导致皮肤脱色，并且无法治愈, 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, 和 promotes re-pigmentation of vitiligo lesion in animal models. 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. Current focus is to improve mechanistic insights 和 translational readiness.

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一半 inhibitors modulate Acute 和 Chronic Lung Injury

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. Heat Shock Proteins (HSP) are chaperones that assist a high number of 客户端 proteins during their folding, stabilization 和/or degradation. 一半, the most ubiquitous protein of the family, plays a major role during lung injury 和 inflammation. 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, thus participating in the development of alveolar edema. 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 stabilizes Transforming Growth Factor-β (TGF-β), 它的受体和Raf, ERK和Smads信号, that are directly involved in the development of chronic lung injury. 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. 进一步 investigat离子 are required to establish optimal dose strategy, 效力, 和 therapeutic schemes of the various new 一半 inhibitors.

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