超声微泡

一．引言
自1968 年Gramiak 首次报道了超声造影剂的应用以来,其声学特性不断地为人们所认识并应用于实践。

人们在利用微泡增强超声显像的同时,还发现微泡具有靶向运载作用,利用微泡在超声介导下的空化效应,可以靶向传输基因或药物,达到治疗疾病的目的。

这无疑极大地拓展了超声造影剂的应用领域,并可能建立一种安全、有效、无创的超声介导靶向传输系
近年来，有关超声造影剂靶向运载药物的研究日益增多。

通过调整微泡本身的特性，可将药物或治疗性基因整合于微泡中，同时将高度特异的抗体或其他配体连接于微泡表面。

经静脉注入携药的微泡后，用超声照射特定的部位，即可实现药物或治疗性基因的定向释放。

超声微泡药物运载系统在溶栓治疗和抗肿瘤治疗方面起到了重要作用。

超声靶向微泡击破是一种新兴的靶向给药及基因转运方法，以超声微泡造影剂作为药物或基因转送的载体，主要作用机制是声孔作用，即胞膜上形成的瞬时孔。

超声辐照于靶组织或靶器官，靶部位载基因或载药微泡后靶向释放出基因和药物，提高药物和基因转染率。

UTMD为现代的基因治疗提供了一种新的、安全的、非病毒性的转运手段。

本文对UTMD技术的作用机制、应用进展及其影响因素进行综述。

超声微泡的生物学特性使其成为一种理想的基因或药物递送载体。

将少量携带基因或药物的微泡经外周静脉或局部注射后，微泡流经靶向部位时进行超声检查，即得到超声影像。

当超声影像图证明超声准确定位于靶向部位时，增加声压使之达到一定强度，即可使微泡破裂产生空化效应，空化效应是指存在于液态物质中的微小空泡（空化核）在高强度超声的作用下被激发，空化核急剧膨胀和收缩直至爆裂，此过程中空化核吸收了大量的声能，并将能量集中释放在极小的区域，核内局部温度和压力急剧升高，随之产生强大冲击波、内切力、高速微束射流及自由基等二次效应，不仅使微血管破裂，血管内皮细胞收缩，细胞间隙增宽，微血管壁的通透性增大，还可使细胞膜的完整性遭到破坏，产生暂时性、可逆性的小孔，增加了细胞膜的通透性，均能够增强载药微泡对基因或药物的转移。

二、基因或药物与超声微泡造影剂的连接方式：
微泡与治疗性基因或药物的结合方式：（A）药物直接粘附在微泡的表面；（B）药物镶嵌在微泡外壳膜中间，可增加微泡外壳的稳定性；（C）某些药物或基因以非共价键结合在微泡表面；（D）疏水性药物可以混合在一层油脂层内，形成一层薄膜包绕在微泡内，其外包着一层稳定的膜，在这种结合方式下可连接抗体用于靶向释放药物；（E）药物和气体被包在微泡的内部，靶向配体结合在微泡外壳膜的表面。

微泡与药物或基因的结合方法如图所示
三．靶向性超声造影剂国内外研究现状
靶向微泡造影在早期的超声造影中是不可行的。

因为早期的超声造影剂经静脉注射后不能通过肺循环的毛细血管网。

目前，热点研究的靶向性超声造影剂应属于第三代超声造影
剂，国内外有关靶向超声造影剂的研究已取得一些进展。

它是具有生物相容性和微囊稳定性的中空微米级气泡，表面耦联了特异性抗体或其他配体。

因为它采用脂质、清蛋白、表面活性剂或高分子多聚物为膜，内部注以弥散度低的氟碳气体，其稳定性得到了大大的提高。

并且将特异性配体( 多为抗体、多肽等) 连接到微泡造影剂表面，使其能主动结合到靶组织或靶器官上相应的受体上，从而产生特异性的靶向显影。

超声微泡介导药物的肿瘤靶向治疗药物携载近年来迅速发展，目前多数靶向制剂尚处于实验研究阶段，其发展还有许多问题有待解决，如：脂质体靶向系统存在靶向分布不理想，自身稳定性欠佳等缺点；磁性制剂尚属研究开发阶段，使用磁场不易聚焦，很难达到靶向要求等。

因此，如何将治疗药物安全、高效、靶向性地导人人体内特定器官组织并在靶细胞内表达是目前研究的重点。

最近，国内外研究发现，微泡造影剂作为一种新型的药物载体，不仅可以增强超声显像，还具有靶向治疗作用。

探讨不同强度超声破坏微泡对绿色荧光蛋白质粒(greenfluorescentprotein, GFP)和小鼠骨骼肌组织的作用。

方法分别用0. 5W/cm2、1. 0W/cm2、2. 5W/cm2 的超声作用于基因及基因和微泡的混合物2min,琼脂糖凝胶电泳观察质粒基因的电泳图谱变化。

并将昆明小白鼠16只分为4组,尾静脉输入白蛋白微泡,同时分别用0.5W/cm2、1. 0W/cm2、2. 0W/cm2、2. 5W/cm2 的超声作用于小鼠骨骼肌2min,取局部组织HE染色观察超声破坏微泡后组织显微结构的变化。

结果不同能量的超声和微泡作用后GFP质粒的电泳图谱结果无变化。

探讨不同机械指数的诊断性超声在超声造影中对血脑屏障通透性的影响, 以了解脑超声造影检查中超声强度的安全应用范围。

发现在M I 等于014 时, 血脑屏障通透性与对照组相比无统计学差异, 当M I≥018 时, 血脑屏障通透性增加, 且随着超声能量的进一步提高血脑屏障的通透性增加。

梅杰等通过MRI引导聚焦超声辐照各组兔左脑, 取靶点组织作为辐照组, 取右脑相应解剖组织为对照组, 分别于辐照后不同时间点静注欧乃影和甲氨喋吟, 行加权相增强扫描, 通过比较辐照组与对照组信号强度增强率观察靶点开放情况, 并以靶点伊文氏蓝染色结果检验其准确性以高效液相色谱法测定、比较辐照组与对照组的浓度, 计算靶点脑组织信号强度增强率与浓度之间的线性相关系数。

证实了增强能够准确直观地反应开放的部位、范围、程度和时间过程,还发现靶点信号强度的改变与药物浓度具有较好的线性相关性, 表明不仅可以精确定位、保证在特定靶点区域内实现开放和增加药物的浓度剂量, 还能通过增强扫描实时定量地监测到这种效果和过程。

四．存在的问题与发展
靶向超声微泡(球) 造影剂的研发促进了超声分子影像学的发展,取得了一定的研究成果,但仍
然存在一些问题有待深入研究: ①超声分子探针的靶向性能:由于涉及多学科特别是化学、免疫学知识,需要多学科交叉才有可能制备出可应用于临床的靶向分子探针; ②要实现血管外的靶向,需重视稳定性更好的超声造影剂的研发,如高分子材料超声造影剂、液态氟碳纳米粒; ③增加连接在微泡(球) 表面的靶分子的“臂”长度,有利于微泡(球) 高浓度地聚集于靶点; ④对超声微泡(球) 进行修饰,使其具有同时增强其他影像方式的能力,以实现多种影像方式的优势互补; ⑤进一步优化超声造影剂的载药、载基因的能力,以在显像的同时进行治疗
五．总结
以超声破坏微泡介导的基因和药物治疗增强了基因的转染和表达,提高了治疗的靶向性,降低了药物的不良反应。

但仍然存在许多尚未解决的问题: ①构建安全、有效、有组织特异性和靶向性的载体; ②将微泡与基因或药物高浓度地结合起来; ③解决好超声波使用剂量与微泡浓度及组织损伤的关系; ④目的基因在体内实现高效、稳定、可调控的表达。

目前，虽然超声造影剂在临床还处于实验室阶段，但是，应用超声微泡空化效应治疗具有无创伤、选择性强、不良反应小等优点，是靶向、高效输送基因的新策略，应用前景广阔。

改善微泡的化学组成以延长微泡在靶器官中停留的时间；将基因或药物包裹在微泡内部，而不是将其停留在表面将成为近年来有待解决的问题。

有研究显示微泡的稳定性与其大小、浓度、成分有关，同时微泡形状、微观结构也是影响稳定性的重要因素。

随着分子生物学和超声技术在医学中的广泛应用发展，超声微泡将有可能成为征服疾病的又一有力工具
参考文献：
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【5】MRI引导与监测聚焦超声靶向开放血脑屏障兔脑给药梅杰程远
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