细胞自噬是细胞本身代谢需求和某些细胞器更新的重要生理过程。细胞自噬与神经退行性疾病、肿瘤等病理过程有着密切联系。生物体在生理和病理过程中自噬都有重要作用,现已成为生物医学领域的一个研究热点。脉冲功率技术在生物医学应用中可以诱导不同的生物电效应。有研究表明脉冲电场可以诱导自噬来调控致病相关蛋白,有望为该疾病的靶向治疗提供一种新的思路。高场强、窄脉宽的脉冲电场具有更高频的频率分量,可以作用到细胞内部结构从而引发相应生物效应,有望激活细胞自噬。作为研究的基础,高输出幅值、窄脉冲宽度一直是脉冲功率技术研究的热点和难点。基于此,本文以雪崩三极管作为开关器件,利用Marx电路的升压优势,并结合传输变压器进行脉冲叠加,研制一套全固态高压极短脉冲发生装置,并就此开展高压极短脉冲电场作用细胞自噬的实验研究。本文的主要研究内容如下:本文首先在细胞五层介电模型的基础上引入线粒体,建立电穿孔数值仿真模型。研究不同脉冲参数作用下脉冲电场对细胞不同部位的作用位点,分析可能作用到的自噬靶点。研究表明在强场极短脉冲作用下会对线粒体产生影响。其次,为了产生所需极短脉冲,利用雪崩三极管的超快开关特性,采用Marx电路的技术方案对高压极短脉冲发生器理论分析。对雪崩三极管进行雪崩击穿测试,研究了雪崩三极管的击穿速度和产生短脉冲的可能性。基于Pspice电路仿真软件和CST仿真软件搭建雪崩三极管Marx电路仿真模型,分析其工作原理。仿真验证了电路产生高压短脉冲的正确性以及产生的脉冲波形所受相关因素的影响。然后基于以上仿真计算,详细阐述了脉冲发生器的研制过程,包括器件选型、主电路和控制系统的设计,然后对脉冲发生器的性能进行测试。通过实验分析了电路元器件参数对输出脉冲幅值的影响,并基于行波理论进行60级雪崩三极管Marx的研制。为突破基于雪崩三极管的Marx电路受内阻影响导致输出幅值不高的限制,通过结合传输线变压器（TLT）,对4路雪崩三极管Marx电路模块进行功率叠加,输出的脉冲参数为幅值10k V、脉宽3ns,满足后续实验要求。最后搭建高压极短脉冲电场诱导细胞自噬实验平台,开展在强场极短脉冲作用下对细胞自噬影响的研究。本文选择A375细胞为实验对象,先开展了高压极短脉冲电场对细胞活性的影响进行探究。然后,利用荧光染色观察自噬早期、晚期和自噬流的强弱,以及采用Western blot检测自噬相关蛋白,表明在极短脉冲电场作用下细胞自噬水平会增加。最后对线粒体膜电位进行检测,对本文采用的脉冲电场作用下诱导细胞自噬的机理进行分析。