递送***水平的药物或***性基因递送尚未证明静脉注射与临床相关浓度的微泡。大鼠心脏基因转染使用1毫升静脉注射超声造影剂,浓度约为1×109微泡/ml。将***性基因有效递送到大鼠胰腺的方法是,在外壳内注射1毫升含有该基因的微泡,注射浓度为5×109微泡/ml。这些研究使用的剂量远远大于推荐用于人体成像的剂量。能够通过小剂量静脉注射微泡成功转染的微泡剂的开发对未来的转化非常重要研究。然而,目前尚不清楚,是由于微泡的有效载荷能力较低而需要高浓度,还是超声波应用时需要高浓度的气泡。或者,可以考虑在肌肉或动脉内注射高浓度微泡以实现局部药物或基因递送的介入性技术。在小型临床前研究中,肌内注射微泡和质粒可产生一致的局部转染。将质粒DNA和微泡共同注入肾动脉,结合瞬时血管压迫和超声,已被证明可在肾脏中产生局部基因表达。将质粒DNA和微泡共同注射到脑脊液中,再加上超声波,产生了DNA转移到大鼠***系统。Tsunoda等人表明,与通过尾静脉注射相比,向左心室局部注射微泡和质粒DNA后,报告基因转染到心脏的数量增加了一个数量级。 通过超声微泡诱导空化可以改变血管和细胞膜的通透性。微流控超声微泡药物
内皮素(CD105)是转化生长因子的受体,是一种增殖相关的低氧诱导蛋白,在血管生成内皮细胞上高度表达。使用99mTc-labeled单克隆抗体靶向内啡肽的免疫扫描显示,**中大量摄取内啡肽。**近,已经描述了一种将内啡肽特异性单克隆抗体偶联到微泡的新方法。通过超声将Avidin整合到微泡的外壳中,然后通过生物素与单克隆抗体结合。在体外证实了靶向内啡肽的配体定向微泡的积累。鉴于将多肽和单克隆抗体附着在微泡上的能力,人们可以设想靶向超声剂用于血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)和金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPS)的酪氨酸激酶受体的成像。微流控超声微泡药物超声联合纳米微泡进行核酸输送。
研究人员开发了靶向超声微泡在***中的应用,以制造一种可行且直接的载体,用于输送气体、药物和核酸,这些载体与超声波、光热、pH和光(刺激触发)超声微泡相结合。使用超声微泡输送***气体有两种方法:扩散(自发过程)和静脉注射,静脉注射通过超声波破坏气泡继续进行。扩散过程与超声微泡**和血管之间的浓度梯度有关,其中气体可以扩散出去,因为超声微泡的外壳是可渗透的。为了释放被困在超声微泡中的药物或气体,可以通过称为超声穿孔的空化过程施加超声刺激,影响细胞膜的完整性,从而增强药物传递系统,包括内吞作用和胞吞作用。超声诱导空化,包括振荡和破坏,对超声微泡和周围组织产生物理影响。空化有两种类型,即稳定空化和惯性空化。稳定空化通常用于***,特别是在给药中,使用超声和超声造影剂的组合。稳定空化会产生微流,而惯性空化则会产生激波、流体喷射和自由基。惯性空化可以使超声微泡崩溃,导致细胞膜或组织暂时开放。超声微泡只有在聚焦超声辐射的帮助下才能在目标部位坍塌,这可以暂时打开细胞膜以帮助药物递送。
**组织中的生物学改变对纳米微泡的效率起着至关重要的作用。正常组织微血管内皮间隙致密,内皮细胞结构完整,而实体瘤组织新生血管内皮孔在380 ~ 780 nm之间,内皮细胞结构完整性较差。因此,与正常组织相比,一定大小的分子或颗粒更倾向于在**组织中聚集。这种现象被称为EPR (enhanced permeability and retention)效应,被认为是完成**组织被动靶向***的机制。在临床前试验中,与传统化疗相比,基于EPR的药物或基因递送靶向系统在***功效方面取得了显着进展。在过去的几年里,各种基于EPR效应的纳米材料已经被应用,其中纳米级纳米气泡的大小可以根据**血管中孔隙的大小而改变。鉴于不同类型**的内皮细胞中存在不同的间隙大小,因此必须根据**的类别建立合适尺寸的纳米材料。同样,纳米颗粒到达血液循环系统时,生物屏障所产生的阻碍也需要高度重视。因此,考虑到这些挑战,为了更好地利用纳米材料递送中的EPR效应,设计了各种处理方法。基于EPR的纳米颗粒靶向策略主要致力于调整药物或载体的大小和/或利用配体连接涉及EPR效应的分子。荧光标记的靶向微泡在血管生成过程中的应用。
通过超声微泡诱导空化可以改变**血管和细胞膜的通透性。稳定空化(SC)和惯性空化(IC)都可以对*组织的血管壁和细胞膜造成机械干扰,从而提高EPR在**中的作用。超声作用于含有超声微泡的血管,可改变血管壁的通透性,导致药物外渗至间隙。***通透性的改变取决于多种因素,包括壳成分、气泡大小、***直径与气泡直径之比以及超声参数。除了改变血管壁的通透性外,超声微泡的空化还可以增强细胞膜的通透性。气泡的破裂和相关射流的产生可以瞬间破坏相邻的细胞膜。细胞膜内产生小孔,导致可修复或不可修复的声穿孔。在不同的超声参数下,细胞膜内会产生短暂的孔,外源物质因此可以被运输到细胞质中。超声微泡的崩溃还可以引起**组织中的细胞死亡,这进一步减轻了固体应力,并可以减少更深穿透的障碍。研究表明,空化效应可以通过三种不同的机制改变血管和细胞膜通透性:(1)在SC过程中振荡气泡受到规律的机械干扰时,细胞膜电位发生改变以促进内吞摄取。(2)在从SC到IC的转变过程中,振荡泡的体积发生了变化。血管内皮细胞之间的间隙暂时增加,血管内皮的完整性被破坏,从而增强了活性物质的扩散,活性物质可以进入组织。(3)基于IC产生的声孔作用,血管内皮细胞内产生瞬时孔隙。 声空化是在声压场作用下液体中蒸气泡的形成和坍缩。天津超声微泡影像
通过将靶向指定表面标记物的配体附着在载药微泡的外部,可以实现更特异性的药物递送。微流控超声微泡药物
载药超声微泡造影剂另一种选择是通过赋予超声微泡生物启发策略,其中天然细胞膜可以用作构建超声微泡的材料。天然细胞膜具有固有的合适特性,如生物相容性、免疫逃逸、自我识别和主动靶向特性。已有研究表明,血小板生物纳米微泡对血管损伤具有优越的靶向能力,可用于超声造影成像。另一种可用于靶向***的候选细胞是白细胞或巨噬细胞,因为它们具有可以特异性结合***斑块中VCAM-1受体的表面蛋白。为了增强细胞膜的降解,可以将超声微泡与光热剂结合,从而随着温度的升高,增加了现场降解的速度,从而提高了药物在病变部位的释放速度。微流控超声微泡药物