不可逆的电穿孔
在Gustave Roussy研究所，由Lluis M Mir领导的第一批研究医疗应用的电穿孔。在这种情况下，他们研究了使用可逆电穿孔与不可渗透的大分子。东弗吉尼亚医学院和奥多明尼昂大学的研究人员首先研究了如何在人类细胞上使用纳秒脉冲，并于2003年出版。
关于不可逆的电穿孔，2007年，一组科学家在13只小鼠中有12只实现了完全的肿瘤消融，成功治疗了第一个成功治疗小鼠恶性皮肤肿瘤。他们通过发送80微秒的0.3微秒，电场幅度为2500伏/厘米的80微秒脉冲来治疗皮肤肿瘤。
在猪中发现了更高的电穿孔电压，以在不大的范围内不可逆转地破坏靶细胞，同时使相邻细胞不受影响，因此代表了癌症，心脏病和其他需要去除组织的疾病的有希望的新疗法。不可逆电穿孔（IRE）自被证明能有效治疗人类癌症，与外科医生约翰霍普金斯大学和其他机构现在采用该技术治疗胰腺癌以前被认为是不可切除的。
最近被称为非热不可逆电穿孔（N-TIRE）的技术在治疗许多不同类型的肿瘤和其他不需要的组织方面被证明是成功的。使用小电极（直径约1mm）完成该过程，放置在目标组织的内部或周围，以预定的电压和频率施加短暂的重复性电爆发。这些电力爆发增加了静息跨膜电位（TMP），使纳米孔在质膜中形成。当施加到组织的电力高于目标组织的电场阈值时，细胞从纳米孔的形成永久地渗透。结果，细胞无法修复由于体内平衡的丧失而造成的损伤并死亡。N-TIRE对于其他肿瘤消融技术是独特的，因为它不会对其周围的组织造成热损伤。
相反，当施加电极的电力低于目标组织的电场阈值时，发生可逆电穿孔。由于施加的电量低于细胞的阈值，它允许细胞修复其磷脂双分子层并继续其正常的细胞功能。可逆性电穿孔通常通过涉及使药物或基因（或其他通常不能透过细胞膜的分子）进入细胞的治疗来完成。并非所有的组织都具有相同的电场阈值;因此需要在治疗前仔细计算以确保安全性和有效性。
使用N-TIRE的一个主要优点是，如果按照仔细的计算正确完成，它只会影响目标组织。蛋白质，细胞外基质，以及诸如血管和神经的关键结构都不受影响，并且通过该处理保持健康。这允许更快的恢复，并且促进用健康细胞更快速地替换死亡的肿瘤细胞。
在做这个手术之前，科学家们必须仔细计算需要做什么，并且在每个病例的基础上对待每个病人。为此，通常使用诸如CT扫描和MRI的成像技术来创建肿瘤的3D图像。根据这些信息，他们可以近似肿瘤体积，并使用软件技术决定最佳的疗程，包括电极插入位置，插入角度，所需电压等等。通常情况下，CT机器将被用于在手术期间帮助放置电极，特别是当电极用于治疗大脑中的肿瘤时。
整个过程非常快，通常需要大约五分钟。这些手术的成功率很高，对未来的人类治疗非常有前景。使用N-TIRE的一个缺点是从电极输送的电能刺激肌肉细胞收缩，根据情况可能具有致命的后果。因此，执行程序时必须使用瘫痪代理人。这种研究中使用的麻痹剂是成功的;然而，使用麻醉剂时总会有一些风险，虽然很小。
已经开发了更新的技术，称为高频不可逆电穿孔（H-FIRE）。该技术使用电极以高频率施加双极性电力突发，而不是以低频率单极性爆发电力。这种手术与N-TIRE具有相同的肿瘤消融成功率。然而，它有一个明显的优势，H-FIRE不会导致病人肌肉收缩，因此不需要麻痹剂 [2] 。
药物和基因传递
电穿孔还可以用于通过施加瞬时透化细胞膜的短且强烈的电脉冲来帮助将药物或基因递送到细胞中，从而允许运输分子，否则不能通过细胞膜运输。当待输送的分子是DNA时，这个过程被称为电化学疗法，当待输送的分子是化学治疗剂或基因电转移时。来自卡罗林斯卡研究所和牛津大学的科学家使用外来体的电穿孔在全身注射（在血液中）后将siRNA，反义寡核苷酸，化学治疗剂和蛋白质特异性地递送给神经元。由于这些外泌体能够穿过血脑屏障，该方案可以解决向中枢神经系统递送药物差的问题，并治愈阿尔茨海默病，帕金森病和脑癌等疾病 。
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