3.2 药物输送

原理同基因治疗类似。同口服药物治疗相比, 用超声破坏携带药物的微泡的治疗方法可以实现在特定组织靶向释放药物,达到减少全身药物用量、提高局部药物浓度、增强药物疗效的目的, 还可以避免药物受到外部环境的破坏、延缓药物的释放、保持药物原有的代谢性质及降低外源性药物引起的毒副作用和免疫反应等。由于脂类造影剂具有天然的靶向功能, 生物相容性好、稳定性高、使用安全, 被广泛用于药物输送。如目前在美国和欧洲上市的包载抗癌药物阿霉素与道诺霉素的就是由脂质体构成的膜材料。当然, 就微泡成膜材料而言, 高分子材料韧性高、抗压性能突出、显影时间长, 在携带基因或药物治疗中也具有极大的发展潜力。另外, 纳米级微泡由于能在尽可能低的背景噪声下明显增强回声信号从而强化突出靶区病灶; 以及因其纳米级的小尺寸而具有极强的穿透力, 可穿过血管内皮细胞间隙实现血管外的靶向诊断与治疗等特性, 也具有巨大的发展潜力。

当然, 目前超声联合造影剂作为一种安全、有效、操作简单和具有一定靶向的无创性的基因治疗和药物输送手段还处于探索阶段, 还有许多问题尚待解决: ①基因或药物与载体微泡的结合方式问题。结合方式会影响基因和药物的靶向传输和结合效率。不同的结合方式各有优势, 探索一种既能有效地包载基因或药物、又能方便微泡靶向结合靶向细胞并高效释放基因或药物的结合方式无疑具有重要意义。Frenkei^[14]将荧光素酶质粒DNA整合入白蛋白微泡中, 采用一定超声参数照射转染培养的293细胞, 发现微泡包载DNA 对细胞的转染率比DNA 与微泡混合黏附的转染率高5.1 倍。Unger 等^[15]用大豆油悬浮亲水性的药物紫杉醇, 再用磷脂包裹经声振成平均直径为2.9 μm 的微泡, 在2.5 kHz 超声作用下显影良好并能够释放包裹的药物。②安全性, 这是超声基因治疗或药物输送中的关键性问题。如果辐射剂量不当, 超声空化和造影剂在增强基因转染和药物输送效率的同时也会损伤细胞、DNA 和人体组织。

Dalecki^[16]等曾报道, 微泡造影剂与超声的联合作用有时会引起心腔内溶血。Guzman 等^[17]发现, 诊断用超声照射微泡造影剂在血液中引起溶血反应, 在单层细胞培养基中引起细胞膜的破坏、坏死和脱落。③靶向性问题, 即如何将基因或药物准确地富集于目标靶组织。虽然微泡本身具有一定的被动靶向作用, 但由于携带基因或药物的微泡在血液循环中很容易被血流冲击而自微泡上分离或者被血液中的DNA 酶清除、破坏和降解, 也由于微泡自身不能长时间保留在血液循环中等原因, 因而只靠被动靶向作用很难把基因或药物输送到靶组织。为此, 必须采用主动靶向实现释放外源基因或药物。④血管内膜屏障问题。对于血管外病变部位, 由于微泡造影剂很难穿透内皮细胞间隙进入血管外介质, 因而血管内膜屏障是阻碍实现血管外基因或药物治疗的一个重要因素。⑤转染效率的最优化问题。不同的研究者采用的超声仪器设备、参数、作用方式、基因或药物与微泡的结合方式及实验对象均不一样, 这些都会影响基因转染和表达效率。因而优化条件缺乏系统性, 优化参数未形成共识。

3.3 溶栓治疗

血栓形成和血栓栓塞是许多心脑血管疾病如急性心梗、中风等的病理机制。治疗心脑血管疾病的关键是血栓和栓塞的准确诊断及血栓的软化、溶解。目前临床上治疗血栓的方法有静脉注射大量溶栓剂、血管内超声消融和体表治疗性超声助融等。静脉注射大量溶栓剂容易引起出血等并发症, 因而具有较大的局限性。血管内超声消融也存在有创、操作复杂、不能用于治疗极细小的血管栓塞、易发生血管壁损伤和远端小血管栓塞等缺点。研究发现, 将溶栓药物与微泡结合再连接能识别纤维素或血凝块成分的配体, 则可实现靶向结合血栓。若再在体表加以一定条件的超声作用, 利用空化效应破坏微泡, 可加速血栓软化、溶解。这比超声与药物联合应用或单独使用药物溶栓效果更好、更快,并且能减少所需的溶栓药剂量, 从而减轻或避免其不良反应。Luo 等^[18]研究表明, 微泡超声造影剂能加速体内尿激酶等向血栓内渗透, 从而增强治疗性超声的溶栓作用。Nishioka 等^[19]研究表明, DDFP 微泡超声造影剂能够增强超声的空化效应, 有明显的溶栓功效。Porter 等^[20]的体外实验证实, PESDA 联合纤维蛋白溶解因子, 可使血栓溶解率显著高于单独超声照射或尿激酶, 而PESDA 联合尿激酶和超声的血栓溶解率则更高。金玉等^[21]在体外实验中将尿激酶结合在MRX- 408 微泡的外壳上, 当微泡与血栓结合后, 用超声波照射引起微泡破裂, 释放出药物, 从而使血栓软化、溶解。超声造影剂助栓、溶栓作用是利用空化效应使血栓表面产生机械损伤, 从而增加溶栓药物与血栓的结合位点, 达到加速血栓溶解的目的^{[22- 23]}。

应用超声联合造影剂微泡治疗血栓须重点解决的问题是微泡靶向结合血栓的方法。一种是利用亲和素- 生物素桥的方法,把抗纤维素单克隆抗体生物素、亲和素连接在合适的微泡上, 通过亲和素- 生物素桥将微泡结合到纤维蛋白上^[24]。另一种方法是利用血小板糖蛋白GpⅡb /Ⅲa 受体在激活的血栓上高密度、高水平表达并促进血小板聚集和血栓形成的特点, 在微泡表面结合一种具有能识别GpⅡb /Ⅲa 受体的活性结合部位的六氨基肽, 可实现靶向结合血栓^[25]。Unger 等^[26]在体外试验中发现, 含有能靶向结合活化的血小板GPⅡb /Ⅲa 受体的寡肽的磷脂包裹全氟代丁烷微泡造影剂MRX- 408, 与GpⅡb /Ⅲa 结合后可牢固结合到血栓, 表明二者的亲和力极高。