超声微泡造影剂的外壳是有脂质组成的,脂质壳比其他类型的壳(如聚合物)更不稳定,但它们更容易形成并产生更有回声的微泡。脂类是一大类化合物,由一个或多个碳氢化合物或碳氟化合物链共价连接到亲水性头基上,通常由甘油主链组成。脂质壳比其他类型的壳(如聚合物)更不稳定,但它们更容易形成并产生更有回声的微泡。脂质自发地从可溶性聚集体(即胶束和囊泡)吸附到气液界面,并自组装成单层涂层。在纳米尺度上,分子定向使得疏水尾部面向气相,并通过疏水和分散力相互作用,这可以通过增加或减少链长来调节。低于主相转变温度的脂质形成高度凝聚的壳层。研究发现,增加链长可以降低壳的表面张力,增加表面粘度,气体渗透阻力和屈曲稳定性,从而产生更强健的微气泡。**近的发现已经改变了关于脂质壳结构的主流范式;现在人们认识到它是一个复杂的多相结构。Kim等人的开创性工作表明,脂质壳由由缺陷(晶界)分隔的平面微畴(晶粒)组成,这影响了力学性能。Borden等人的研究还表明,晶界区域是一个**的、更不稳定的相,富含某些单层成分,如脂聚合物,而微畴主要由卵磷脂组成。这两种相都是稳定微泡所必需的。气泡将改变血管壁,允许药物剂外渗,通过将微泡与颗粒和染料共同注射,可评估血管外药物递送的可行性。中国澳门超声微泡影像
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。例如,内皮表面标记物是特别有吸引力的靶标,因为某些标记物在血管生成区域过表达,而靶向微泡已被证明能粘附这些标记物。超声可以局部应用于靶向结合的微泡,从而在表面标记物表达的区域选择性地递送药物。***个成功的靶向超声造影剂是在20世纪90年代末使用亲和素-生物素粘连开发的。对于体内成像,开发了一个三步流程。首先,给药一种生物素化单克隆抗体,该抗体与血块内的纤维蛋白结合。然后给药Avidin,它将生物素结合在单克隆抗体上。***,给予生物素化的超声造影剂,它结合了亲和素分子的暴露端。这种超声造影剂靶向的方法导致血栓的声信号增加了四倍。中国澳门超声微泡脂质纳米微泡比超声微泡具有更好的被动瞄准能力。
超声照射联合纳米微泡的生物学效应。超声给药技术是基于细胞穿孔的生物物理过程,超声结合纳米微泡和这个过程被称为超声穿孔。与其他纳米粒子相比,纳米微泡在超声能量照射下具有“塌缩”的特殊性质,导致纳米微泡内爆,改变细胞膜的通透性。当超声能量充分增加时,就会发生“超声空化”效应,即液体中的气泡(空化核)振动生长,不断地从声学场中积累能量并坍缩,直到能量达到某一阈值。超声波照射引起超声空化,导致细胞膜出现直径约300nm的空隙,稳定空化的特征是纳米气泡重复的、不坍缩的振荡,对附近细胞产生局部低应力和剪切应力,从而增加血管的通透性。此外,超声波辐照还能产生热和机械***作用。超声波辐照的生物学效应可以增加细胞膜的通透性,诱导基因转移,提高细胞内药物浓度,栓塞**,滋养血管,克服组织屏障,发挥至关重要的靶向作用。
除了靶向成像,超声微泡造影剂还可用于提供***有效载荷。血管通透性的同时释放和增强,如下面更详细讨论的,是超声微泡技术所独有的属性。设计用于干预的微泡配方的一个关键组成部分是将***剂装载到外壳上。气体**本质上是一个不隔离有机化合物的空隙,而脂质外壳太薄(~3nm),无法容纳足够的货物。一种增强负载的方法是将油引入溶解亲水或亲脂药物的脂质壳中。这种形成声活性脂球(AALs)的技术在体外输送化疗药物方面取得了成功。当存在阳离子脂质或变性蛋白质时,带负电的***物质,如DNA或RNA,可以静电耦合到外壳上。该技术已***用于基因转染实验。实验中观察到的脂质包被微泡的负载能力约为0.01 pg/um'。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。
超声微泡的大小差异影响超声微泡的药代动力学、病变部位靶向、内吞过程和细胞摄取。人体生物系统对不同颗粒的反应不同,小于8μm的气泡具有模拟红细胞循环的优点,从而促进其扩散到血管和***间的循环中。除此之外,气泡的大小不应超过8μm,因为它可能导致并发症,如血流中的动脉栓塞。因此,超声微泡在早期开发时就被用作理想的造影剂,并被应用于超声分子成像、磁共振成像(MRI)、近红外成像(NIRF)、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、光学成像和对比增强超声(CEUS)成像的诊断。目前,超声微泡被用作***和***药物、抗体、基因和miRNA的递送剂,它们可以与光敏剂结合以辅助成像。超声微泡还可以通过MRI/NIR/ US等三模成像方法提高***效率,从而减少重复,对靶***/组织的危害相对较小。超声微泡的壳体类型的变化会影响所产生气泡的厚度、刚度和耐久性。四川超声微泡成像
超声微泡有效地产生反向散射超声,增强对比度,以便将目标部位(血管)与周围组织区分开来。中国澳门超声微泡影像
将配体附着在微泡表面的基本方法有两种:要么通过直接共价键,要么通过生物素-亲和素连接。生物素-亲和素连接是一种直接的技术,其中生物素化的配体通过亲和素桥连接到生物素化的微泡上。尽管生物素-亲和素连锁在概念验证和临床前靶向研究中很有用,但免疫原性使其无法转化为人类。共价连接是更可取的和可以在创建微泡壳之前或之后进行。偶联到预形成的微泡上的策略包括通过碳二亚胺和n-羟基磺基琥珀酰亚胺将配体的氨基与微泡壳上的羧基结合,或者可选地将配体上的巯基与微泡壳上的马来酰亚胺结合。关于偶联化学的更多细节可以在A.L.Klibanov**近的一篇综述中找到。对于脂质包被的药物,使用预形成的配体-脂聚合物的优点是,在临床环境中,从微泡产生到给药到患者体内所需的步骤更少。然而,通过后期连锁,通过对预形成的微泡进行一系列修饰,可以更有效地利用配体。中国澳门超声微泡影像