超声微泡造影剂的应用

超声成像的诊断应用已经非常受欢迎,因为超声是非侵入性的,而且通常比其他成像技术便宜。超声成像在临床诊断中已经发展成为一种非常成功的模式,因为它可以在不电离的情况下提供软组织结构和血流的实时图像辐射。超声波的频率高于人类可听范围,即20赫兹至20千赫,因此,超声波是频率大于20千赫的声波。诊断超声通常在1 - 10mhz的频率范围内工作。医学超声现在是一项完善的临床诊断技术,并将在可预见的未来继续发挥重要作用。然而,超声图像没有非常鲜明的对比度,有时被成像的区域被组织掩埋和阴影。这个问题可以通过成像时使用超声造影剂来部分解决。

应用超声能量靶向或控制药物释放的报道也很多。这种治疗性超声与药物结合的新概念在各个医学领域引起了兴奋。超声能量可以增强溶栓剂、经皮给药、抗癌药物和基因治疗的效果。虽然治疗性超声被认为是肿瘤热疗或热消融的工具,但最近超声辅助给药的主要机制是非热相关现象。非热超声在给药系统中的应用可分为三大类。第一,超声能量可以帮助药物穿透各种组织。声力可以将材料“推”入皮肤、血凝块或其他组织。其次,超声波可以对膜产生直接影响,从而改变药物对细胞和组织的渗透性或吸收。最后,超声波可以改变药物本身的化学性质。有报道称,无毒药剂、血卟啉等光敏物质可被超声激活,并可杀死癌细胞。

众所周知,悬浮在液体中的空气或气体微泡是超声成像中非常有效的超声反射器。微泡可用作超声造影剂。例如,注射气体微泡悬浮液(直径0.5-10 μm)在载体液体中进入血液,将强烈强化超声超声成像,从而有助于内部器官的可视化,用于心血管和其他疾病的检测。被涂覆的微泡具有在体内稳定相当长一段时间的优点,因为外壳可以保护微泡的气体不扩散到血液中。随着这些回声对比的引入,在诊断超声成像方面已经有了相当大的进展。第二代微气泡含有全氟碳气体而不是空气,这使得循环系统内造影剂的寿命更长。这使得超声仪有更长的窗口时间来观察病人。最近,各种体外和体内实验表明,诊断和治疗超声可以故意破坏回声造影剂微泡。这种声诱导的微泡破坏和破裂会产生高振幅响应。在微泡崩溃的情况下,会产生剧烈的微流。研究人员假设,这些微射流或微流可用于促进药物向各种组织和病变扩散。白蛋白微泡首先被用于进一步增强溶栓药物与超声联合的作用。

另一个不容忽视的方面是利用微泡携带各种药物到达靶点,并通过局部超声能量使微泡破裂的可能性。在中等高的声压下,声压波的振幅会导致包被微泡的外壳破裂,释放出未包被的微泡,直到它们扩散到血液中。携带治疗化合物的药物填充或药物包被微球可以通过使用声能靶向特定组织,声能被引导到目标区域,导致微球破裂并释放治疗化合物。当药物的毒性是一个问题时,靶向药物递送手段尤为重要。特定给药方法可能有助于最大限度地减少毒副作用,降低所需的剂量,并降低患者的成本。

这种方法最令人兴奋的应用之一可能是基因治疗。基因治疗是治疗多种疾病的一种很有前景的工具,但目前的临床应用受到安全有效的局部基因递送到特定组织或器官系统的发展的阻碍。在表征遗传疾病和理解蛋白质转录方面已经取得了巨大的进步,但在将遗传物质传递到细胞中进行治疗方面进展相对较少。非病毒基因传递可以通过直接注射DNA来实现,但这种方法通常存在转染效率低和基因产物短暂表达的问题。病毒载体显著提高转染的效力,因为特定的病毒机制已经专门进化到引入外源DNA进入哺乳动物细胞,但病毒蛋白引起免疫

靶宿主/组织内的反应。最近,超声波诱导的微泡破坏被提出作为一种将药物和基因局部递送到特定靶组织(包括心脏)的新技术。超声可通过空化效应引起毛细血管和细胞膜的短暂非致死性穿孔,从而改善转染。

南京星叶生物自主研发了US-Star超声微泡造影剂系列,其中就包括多种靶向微泡,例如标记c(RGDfk)的Labeler R、标记链霉亲和素的Labeler S、标记生物素的LabelerB等。