ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2026. №3
Текст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.3.8
УДК: 57.085.2+616-006+621.373
ВЛИЯНИЕ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ
НАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ НА ОПУХОЛЕВЫЕ КЛЕТКИ
В СИСТЕМЕ IN VITRO
В.А. Вдовин1, А.Д. Плютинская2, А.А. Панкратов3, М.С. Воронцова2,
С.А. Сапецкий1, Р.А. Денисов1, В.А. Черепенин1
1ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН,
125009, Москва, ул. Моховая, д. 11, корп.72Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена,
филиал Национального медицинского исследовательского центра радиологии, Минздрава России,
125284, ул. 2-й Боткинский проезд, д. 33Научно-исследовательский институт урологии и интервенционной радиологии им. Н.А. Лопаткина,
филиал Национального медицинского исследовательского центра радиологии, Минздрава России,
105425, Москва, 3-я Парковая ул., 51, стр. 1
Статья поступила в редакцию 30 марта 2026 г.
Аннотация. В контексте оценки использования наносекундных электромагнитных импульсов для лечения злокачественных новообразований проводятся экспериментальные исследования на клетках карциномы лёгкого Льюиса (LLC). Для области воздействия, представляющей собой находящийся между электродами экспериментальной установки микропланшет с биологическим материалом (опухолевыми клетками), составляется эквивалентная электрическая схема, производится анализ трансформации импульса на нагрузке и численная оценка характерных физических величин. Приводятся результаты биологических экспериментов в системе in vitro по воздействию наносекундными импульсами на опухолевые клетки культуры LLC, где отмечается как собственное цитотоксическое действие применяемых импульсов, приводящее к значимому ингибированию пролиферации опухолевых клеток, так и увеличение эффективности при сочетанном применении с противоопухолевым препаратом Цисплатин-Тева. Исследуется также зависимость цитотоксического эффекта от частоты повторения подаваемых электрических импульсов.
Ключевые слова: наносекундные импульсы, электропорация, апоптоз, ингибирование пролиферации, МТТ-тест.
Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН.
Автор для переписки: Владимир Александрович Вдовин, vdv@cplire.ru
Литература
1. Beebe S. J. et al. Ultrashort electric pulse effects in biology and medicine. – New York: Springer, 2021.
2. Silkunas M., Silkuniene G., Pakhomov A. G. Real-time imaging of individual electropores proves their longevity in cells //Biochemical and biophysical research communications. – 2024. – Т. 695. – С. 149408.
3. Валиахметов А. Я., Шепеляковская А. О. Влияние глюкозы и соpбита на формирование электропор в плазматической мембране дрожжей Saccharomyces cerevisiae //Биофизика. – 2018. – Т. 63. – №. 1. – С. 86-93.
4. Hu Q., Joshi R. P., Miklavčič D. Calculations of cell transmembrane voltage induced by time-varying magnetic fields //IEEE Transactions on Plasma Science. – 2020. – Т. 48. – №. 4. – С. 1088-1095.
5. Kim V. et al. Action spectra and mechanisms of (in) efficiency of bipolar electric pulses at electroporation //Bioelectrochemistry. – 2023. – Т. 149. – С. 108319.
6. Beebe S. J. et al. Nanosecond pulsed electric fields modulate cell function through intracellular signal transduction mechanisms //Physiological measurement. – 2004. – Т. 25. – №. 4. – С. 1077.
7. Trainito C. I. et al. Characterization of sequentially-staged cancer cells using electrorotation //PLoS One. – 2019. – Т. 14. – №. 9. – С. e0222289.
8. Napotnik T. B., Polajžer T., Miklavčič D. Cell death due to electroporation–a review //Bioelectrochemistry. – 2021. – Т. 141. – С. 107871.
9. Kiełbik A. et al. Urine protects urothelial cells against killing with nanosecond pulsed electric fields //Bioelectrochemistry. – 2023. – Т. 149. – С. 108289.
10. Vadalà M. et al. Mechanisms and therapeutic effectiveness of pulsed electromagnetic field therapy in oncology //Cancer medicine. – 2016. – Т. 5. – №. 11. – С. 3128-3139.
11. Newman J. et al. A dose-response study of nanosecond electric energy pulses on facial skin //Journal of cosmetic and laser therapy. – 2020. – Т. 22. – №. 4-5. – С. 195-199.
12. Xie F. et al. Ablation of myocardial tissue with nanosecond pulsed electric fields //PLoS One. – 2015. – Т. 10. – №. 12. – С. e0144833.
13. Ruzgys P. et al. Nanosecond range electric pulse application as a non-viral gene delivery method: Proof of concept //Scientific reports. – 2018. – Т. 8. – №. 1. – С. 15502.
14. Takaki K. et al. Pulsed power applications for agriculture and food processing //Reviews of Modern Plasma Physics. – 2021. – Т. 5. – №. 1. – С. 12.
15. Alshahat M. A. et al. Cancer treatment: An overview of pulsed electric field utilization and generation //Applied Sciences. – 2023. – Т. 13. – №. 18. – С. 10029.
16. Miklavcic D. et al. Contactless electroporation induced by high intensity pulsed electromagnetic fields via distributed nanoelectrodes //Bioelectrochemistry. – 2020. – Т. 132. – С. 107440.
17. Pakhomov A. G. et al. Interference targeting of bipolar nanosecond electric pulses for spatially focused electroporation, electrostimulation, and tissue ablation //Bioelectrochemistry. – 2021. – Т. 141. – С. 107876.
18. Xiao S. et al. A High‐Power Dielectric Biconical Antenna for Treatment of Subcutaneous Targets //Bioelectromagnetics. – 2020. – Т. 41. – №. 6. – С. 413-424.
19. Petrov A. A. et al. The action of the pulsed electric field of the subnanosecond range on human tumor cells //Bioelectromagnetics. – 2022. – Т. 43. – №. 5. – С. 327-335.
20. Яковенко С. А., Трубицин Б. В. Электропоратор клеточных мембран с цифровой генерацией импульсов произвольной формы //Биофизика. – 2003. – Т. 48. – №. 3. – С. 480-498.
21. Pakhomov A. G. et al. Cancellation of cellular responses to nanoelectroporation by reversing the stimulus polarity //Cellular and molecular life sciences. – 2014. – Т. 71. – №. 22. – С. 4431-4441.
22. Xiao S. et al. Nanosecond bipolar pulse generators for bioelectrics //Bioelectrochemistry. – 2018. – Т. 123. – С. 77-87.
23. Novickij V. et al. Does the shape of the electric pulse matter in electroporation? //Frontiers in oncology. – 2022. – Т. 12. – С. 958128.
24. Baker C. et al. Selective Electroporation of Tumor Cells Under AC Radiofrequency Stimulation: A Numerical Study //IEEE Transactions on Biomedical Engineering. – 2023. – Т. 71. – №. 1. – С. 114-121.
25. Zamponi M., Petrella R., Mollica P. A. Picosecond pulsed electric fields and promise in neurodegeneration research //Bioelectricity. – 2021. – Т. 3. – №. 3. – С. 176-185.
26. Novickij V. et al. Non-invasive nanosecond electroporation for biocontrol of surface infections: An in vivo study //Scientific Reports. – 2018. – Т. 8. – №. 1. – С. 14516.
27. Novickij V. et al. Electrochemotherapy using doxorubicin and nanosecond electric field pulses: A pilot in vivo study //Molecules. – 2020. – Т. 25. – №. 20. – С. 4601.
28. Wu S. et al. Nanosecond pulsed electric fields as a novel drug free therapy for breast cancer: an in vivo study //Cancer letters. – 2014. – Т. 343. – №. 2. – С. 268-274.
29. Nuccitelli R. et al. Nano‐pulse stimulation induces changes in the intracellular organelles in rat liver tumors treated in situ //Lasers in Surgery and Medicine. – 2020. – Т. 52. – №. 9. – С. 882-889.
30. Silve A., Vezinet R., Mir L. M. Nanosecond-duration electric pulse delivery in vitro and in vivo: experimental considerations //IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. – 2012. – Т. 61. – №. 7. – С. 1945-1954.
31. Szlasa W. et al. Effects of high-frequency nanosecond pulses on prostate cancer cells //Scientific Reports. – 2021. – Т. 11.
32. Silkuniene G. et al. Silencing of ATP1A1 attenuates cell membrane disruption by nanosecond electric pulses //Biochemical and Biophysical Research Communications. – 2023. – Т. 677. – С. 93-97.
33. Vadlamani R. A. et al. Nanosecond pulsed electric field induced proliferation and differentiation of osteoblasts and myoblasts //Journal of the Royal Society Interface. – 2019. – Т. 16. – №. 155. – С. 20190079.
34. Li H. et al. Cellular processes involved in Jurkat cells exposed to nanosecond pulsed electric field //International Journal of Molecular Sciences. – 2019. – Т. 20. – №. 23. – С. 5847.
35. Kotnik T. et al. Membrane electroporation and electropermeabilization: mechanisms and models //Annual review of biophysics. – 2019. – Т. 48. – №. 1. – С. 63-91.
36. Vdovin V. A. et al. Technology of Experiments of Non-Thermal Effect of Powerful Electromagnetic Pulses on Natural and Artificial Environments //Journal of Communications Technology and Electronics. – 2023. – Т. 68. – №. 9. – С. 995-1001.
37. Вдовин В.А., Денисов Р.А., Сапецкий С.А., Черепенин В.А. Особенности экспериментов по воздействию интенсивных ультракоротких электрических импульсов на биоподобные среды. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.9.6
Для цитирования:
Вдовин В.А., Плютинская А.Д., Панкратов А.А., Воронцова М.С., Сапецкий С.А., Денисов Р.А., Черепенин В.А. Влияние мощных электромагнитных импульсов наносекундной длительности на опухолевые клетки в системе in vitro. // Журнал радиоэлектроники. – 2026. – №. 3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.3.8