微泡的惯性空化和破坏可产生强大的机械应力,增强周围组织的渗透性,并可进一步增加药物从血液外渗到细胞质或间质中。超声造影剂是高回声的微泡,具有许多独特的性质。微泡基本上可以提高常规超声成像对微循环的灵敏度。微泡响应入射超声脉冲的共振导致非线性谐波发射,在微泡特异性成像中作为微泡的特征。高频超声的稳定空化也可以温和地增加组织的通透性,即使在高的情况下也不会造成任何损害声压。微泡可以携带药物,释放药物超声介导的微泡破坏同时增强血管通透性,增加药物在组织中的沉积。可以将各种靶向配体偶联到微泡表面,实现配体定向和位点特异性积累,用于靶向成像。超声联合纳米微泡进行核酸输送。四川超声微泡药物
超声微泡的粒径大小直接影响微泡的动物的体内渗透和代谢。首先,与传统药物相比,超声造影剂微泡相对较大。微泡的直径一般为1-10um。**血管特别具有渗透性,通常有较大的内皮间隙;然而,造影剂微泡通常太大而无法脱离脉管系统。在Wheatley等人**近的一篇文章中,描述了一种纳米颗粒超声造影剂(直径450nm)具有良好的声学性能。该造影剂在实验家兔中产生了良好的肾脏混浊。南京星叶生物也有500nm左右的超声微泡造影剂。虽然超声造影剂的循环时间在过去几年有所增加,但这也是超声绐药时需要关注的问题。例如,索诺维的消除半衰期为6分钟。Albunex的摄取发生在大鼠和猪的肝脏、肺和脾脏,70%在3分钟内从血液中***。如果药物被网状内皮系统从循环中取出,则循环时间可能不够长,无法将更多的药物递送到目标区域。造影剂通常被注入外周静脉,因此在一个给定的循环周期中,只有少量的造影剂会通过**。为了破坏足够的造影剂以***增加局部浓度,必须进行多次循环。聚合物壳剂可**增加循环时间。虽然超声微泡是相对较大的药物,但可以附着在气泡表面或纳入内部脂质层的药物量是一个问题。四川超声微泡药物心脏缺血区域的超声造影增强与对照组非缺血区域的信号有统计学差异。
**初的微泡靶向实验是在静态条件下进行的:将气泡与目标表面接触(通常是倒置),在没有流动的情况下孵育几分钟,然后将剩余的自由气泡洗掉,测量保留气泡的数量和声学响应。然而,这种情况并不是脉管系统内真正靶向的良好模型,在脉管系统内,结合发生时没有任何流动停止。取决于配体-受体结合和脱离动力学,以及配体和受体的表面密度、血流和壁剪切条件,与靶标的结合可能发生,也可能不发生。结合可能是短暂的(几分之一秒),也可能是长久的(几秒或几分钟),这取决于在初始接触期间有多少牢固的键有机会形成。了解微泡靶向性的比较好方法是在体外受控条件下,以已知的流速、配体和受体密度进行靶向性研究。平行板流室通常用于这些研究。一些配体(如抗体)能够与目标抗原牢固结合(一旦结合发生解离抗体和抗原可能需要几天的时间,但这种结合并不总是很快的。在流动的情况下,颗粒上的配体与受体结合的时间非常有限。在极端情况下(大血管中1米/秒的血流),典型的配体与受体结合位点线性尺寸为1纳米时,必须在1纳秒内发生有效结合,这是一个极短的时间,与大多数抗体-抗原kon动力学常数不相容。
微泡空化时细胞膜和血管通透性的变化。电子显微镜已经证明,在细胞膜内产生的小孔与微泡的崩溃和射流的产生有关。根据超声参数,细胞膜内产生的孔隙可能是短暂的,导致细胞死亡或成功地将外源物质引入细胞质。除了改变细胞膜通透性外,将超声应用于含有微泡的小血管还能改变血管壁的通透性,导致颗粒外渗到间隙。这种***通透性的变化取决于泡的大小、壳的组成以及***直径与泡直径的比值。改变超声参数,如声压和脉冲间隔,以及物理参数,如注射部位和微血管压力,可以比较大限度地提高微球的局部药物递送。在超声中心频率为1MHz的情况下,0.75MPa的压力足以在体外大鼠肌肉微循环中产生***破裂。超声脉冲间隔既影响观察到外渗的点数,也影响输送的物质体积,两者在脉冲间隔为5s时均达到比较大值。人们认为,要使输送的物质体积比较大化,需要将微泡补充到脉冲之间的区域。研究还表明,随着***血压的升高,微泡通过***壁的运输也会增加。纳米微泡比超声微泡具有更好的被动瞄准能力。
几种类型的配体已被偶联到微泡上,包括抗抗体、多肽和维生素。单克隆抗体,特别是免疫球蛋白-v(IgG)家族的单克隆抗体,已***用于靶向细胞表面受体。单克隆抗体用途***,在纳摩尔到皮摩尔范围内具有结合亲和力。然而,当来源于小鼠时,它们往往具有免疫原性。用于靶向成像和药物递送的抗体生产也往往昂贵且耗时,并且结合活性因批次而异。抗体作为靶向药物的其他限制包括有限的保质期和温度敏感性。多肽是较小的分子,具有化学稳定性和低免疫原性。近年来组合肽库方法的发展迅速推进了多肽作为靶向配体的使用。一类尚未被用于靶向微泡的配体是适体。适配体是基于RNA或dna的配体,具有特殊的亲和力和特异性。这些配体是通过指数富集(SELEX)的配体系统进化过程产生的。因为这个过程是基于化学合成的,所以避免了抗体配体遇到的一些限制。多年来,脂溶药物已被纳入运载工具,以避免全身毒性。红色荧光超声微泡注射
组织中的微泡检测可以利用超声介导的微泡破坏。四川超声微泡药物
微泡表面的加载也可以通过配体-受体相互作用来实现。例如,Lum等人**近报道了一项研究,其中纳米颗粒通过生物素-亲和素连锁结合到外壳上。固体聚苯乙烯纳米颗粒作为模型系统,可以用可生物降解的材料代替装载药物或基因的纳米颗粒。或者,软纳米颗粒,如脂质体,已成功加载到微泡。这些结果提出了一种模块化的加载方法,即首先将***性化合物加载到纳米颗粒室中,然后将其加载到微泡载体上。这种方法提供了一个多功能平台,可以根据特定***剂的疏水性、大小和释放要求进行定制。四川超声微泡药物