Интеграция электропорации в урологическую практику: проектирование и оценка нового трансуретрального электрода
20 марта 2026 г.
В статье представлен простой и воспроизводимый метод трансуретральной кальциевой электропорации с использованием недавно разработанного эндоскопического электрода, совместимого со стандартным урологическим оборудованием. Это исследование является значительным шагом в области трансуретрального применения электропорации и прокладывает путь для расширения инновационного и малоинвазивного лечения опухолей мочевыводящих путей.
В данном исследовании оценивается трансуретральный электрод для электропорации в свином мочевом пузыре, оценивая удобство использования, производительность и совместимость со стандартными урологическими методами. Отсутствие подходящих инструментов ограничивает электропорация в мочевом пузыре. Этот протокол вводит совместимый и удобный для использования электрод для трансуретрального применения.
Для начала подберите необходимое оборудование для процедуры. Вставьте телескоп в мостик с рабочим каналом и вставьте приборы в оболочку. Для физиологического раствора подключите к орошенной системе на оболочке с помощью внутривенного трубочного набора.
После заполнения трубки физиологическим раствором и вытеснения воздуха прикрепите головку камеры и световой кабель к основанию телескопа. Подключите стерильный изолированный кабель на ручке электрода к чистому изолированному кабелю у внешнего генератора импульсов. Задайте восемь импульсов по 100 микросекунд.
Установите частоту на 5 000 герц и напряжение на 400 вольт, что соответствует соотношению напряжения к расстоянию электрода 1000 вольт на сантиметр в отмеченных полях экрана. Вынимите иглу для цистоскопии из стерильной упаковки и отрегулируйте длину кончика иглы до двух миллиметров. Приобретите бутылку с 100 миллиграммами на миллилитр кальциевого глюконата и по необходимости наполните один или несколько шприцев этим глюконатом.
Подключите шприц, желательно шприц с захватом приманки, к дистальному концу иглы для цистоскопии. Поставьте свинку на операционный стол и подготовьте его к процедуре. Откройте систему орошения на резектоскопе и подтвердите поток солевого раствора.
Введите резектоскоп, визуально направляемый через уретру в мочевой пузырь. Введите иглу цистоскопии через рабочий канал мостика и визуализируйте кончик иглы. Проведите цистоскопию животному и осмотрите мочевой пузырь.
Затем введите 0,3 миллилитра 100 миллиграмм на миллилитр глюконата кальция в стенку мочевого пузыря, чтобы образовать пузырь в стенке мочевого пузыря, и повторите инъекцию кальция по мере необходимости. Снимите телескоп, оставив внешнюю защитную оболочку в уретре. Затем снимите мостик и вставьте телескоп в трансуретральный электрод.
Вставьте телескоп и электрод в оболочку в мочевой пузырь под визуальным руководством. Поместите иглу электрода в ткань, покрывающую область, введенную глюконатом кальция. Затем подайте электрические импульсы либо с помощью педали, либо пусть нестерильный помощник управляет внешним генератором импульсов.
Во время подачи пульса могут проявиться лёгкие мышечные сокращения. Подтвердить завершение электрических импульсов и успешную доставку импульсов, считывая полученные и поданные на внешнем генераторе импульсов. Наконец, удалите телескоп и электрод, когда все участки, введенные глюконатом кальция, были электропорированы, и обеспечивайте постпроцедурный уход за животным.
Протокол позволяет исследователям изучать удобство использования, безопасность и эффективность электропорации кальция в клинически значимой модели. Во время лечения важна точная установка электродов и чёткая визуализация для обеспечения точной подачи импульсов и эффективного лечения. Будущие исследования включат первые исследования на людях для оценки клинической безопасности, осуществимости и терапевтической эффективности кальциевой электропорации для лечения опухолей мочевого пузыря.
Overview
This study addresses the challenge of treating bladder tumors by introducing a novel transurethral electrode designed for calcium electroporation. The research evaluates the electrode's technical performance and clinical usability in a porcine model, aiming to facilitate seamless integration into existing urological procedures.
Key Study Components
Area of Science
- Uro-oncology
- Medical device engineering
- Electroporation technology
Background
- Bladder tumors remain a significant health concern with limited recent therapeutic advances.
- Electroporation uses electric pulses to permeabilize cell membranes for cytotoxic effects or drug/gene delivery.
- Calcium electroporation is a specific approach using calcium ions to induce cell death.
- Adoption in uro-oncology has been limited by the lack of suitable instruments.
Purpose of Study
- To design a new transurethral electrode compatible with standard urological instruments.
- To assess the electrode's technical performance and usability in a porcine bladder model.
- To demonstrate the feasibility of calcium electroporation using this device.
Methods Used
- Design of a fixed-geometry electrode with two opposing arrays of three needles each.
- Integration with a transurethral resectoscope for endoscopic procedures.
- Calcium injection into the porcine bladder wall followed by electrode placement.
- Application of electric pulses (8 pulses, 100 μs, 5000 Hz, 400 V; 1000 V/cm voltage to electrode distance ratio).
Main Results
- The electrode was successfully inserted and positioned using standard urological techniques.
- Electric pulses were delivered effectively to the targeted bladder area.
- The device's handling and operation closely mirrored established procedures.
- Performance in the porcine model suggests compatibility with human urological practice.
Conclusions
- The new transurethral electrode enables effective calcium electroporation in the bladder.
- Its design allows seamless adaptation by urologists familiar with standard instruments.
- This innovation may facilitate broader adoption of electroporation therapies in uro-oncology.
Frequently Asked Questions
Executive Industry Relevance
Integrating electroporation into urological practice addresses a longstanding gap in bladder tumor intervention by enabling precise, localized delivery of cytotoxic or therapeutic agents. The development of a transurethral electrode compatible with standard urological instruments supports seamless adoption and operational continuity. This innovation enhances predictive confidence at the device-therapy interface, directly impacting early translational and preclinical evaluation in uro-oncology portfolios.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables direct interrogation of electroporation-mediated cytotoxicity and drug delivery in disease-relevant tissue.
- Supports mechanistic de-risking by providing controlled, reproducible electric field exposure in preclinical models.
- Facilitates functional validation of electroporation as a modality for bladder tumor intervention.
Screening & Assay Development
- Prepares validated biological systems for downstream evaluation of electroporation parameters and therapeutic payloads.
- Standardizes electrode placement and pulse delivery, supporting reproducibility and quantitative assessment.
- Enables scalable, platform-based screening of electroporation protocols in urological tissues.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant porcine models to bridge discovery and preclinical validation phases.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by demonstrating technical feasibility and procedural compatibility.
- Provides a foundation for translational biomarker development and therapy optimization in bladder cancer research.
Pipeline & Workflow Integration
This electrode design positions electroporation as a modular capability from early discovery through preclinical validation in uro-oncology workflows.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing of electroporation-mediated effects in anatomically relevant models.
- Screening: Delivers standardized, reproducible electric pulses for comparative protocol evaluation.
- Analytics: Supports quantitative measurement of tissue response and procedural endpoints.
- Translational Research: Bridges device feasibility in animal models to potential human application.
- Enterprise Reuse: Provides a reusable platform for iterative protocol development and cross-study standardization.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in electroporation-based interventions.
- Operational Value: Promotes standardization, reproducibility, and seamless integration with existing urological workflows.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions and capital-efficient advancement of device-enabled therapies.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of electroporation modalities in uro-oncology pipelines.
Implementation Considerations
- Requires expertise in urological instrumentation and electroporation protocols.
- Depends on access to compatible resectoscopes and external pulse generators.
- Necessitates cross-team standardization for device assembly and procedural alignment.
- Adaptable to porcine and potentially human bladder models with similar instrumentation.
- Limited to preclinical feasibility until further clinical validation is achieved.
