精準醫(yī)療時代下超聲靶向微泡破壞技術研究與應用

楊國良，楊君，唐君輝，劉政

(陸軍軍醫(yī)大學第二附屬醫(yī)院超聲科，重慶 400037)

精準醫(yī)療是以個體化醫(yī)療為中心，應用各類醫(yī)學前沿技術實現(xiàn)精準診斷與靶向治療的新型醫(yī)療模式，自2015年提出即在世界范圍內引起廣泛關注，在此背景下超聲靶向微泡破壞技術(ultrasound-targeted microbubbles destruction，UTMD)應用不斷興起[1]。該技術是一種安全物理靶向治療方式，以微泡殼或核為載體包裹藥物或基因等物質，經(jīng)靜脈注射后行超聲觀察微泡進入靶區(qū)并予以一定條件下輻照，使微泡發(fā)生空化效應產(chǎn)生破裂，從而達到定點釋放的目的，同時其產(chǎn)生的聲孔效應可短暫對靶組織區(qū)域細胞膜形成小孔，改變靶區(qū)組織結構及性質，增加組織細胞的通透性，使藥物、基因治療物質更易進入細胞內，進一步促進該處藥物吸收及其他外源性藥物的靶向運輸，加之微泡本身具備精準成像功能，即在分子水平實現(xiàn)疾病顯影診斷的同時進行靶向治療，契合了精準醫(yī)療背景下個體化醫(yī)療與精準給藥等關鍵問題[2]?，F(xiàn)就UTMD技術特性、作用機制、技術應用、安全性以及不足等方面進行綜述。

1 微泡技術特性

UTMD技術核心即微泡，通過改變微泡的各種參數(shù)(如微泡大小、種類、外殼材質、核心氣體、靶向配體與傳遞物質)可以增強治療效果[3]，如微泡粒徑大小可以決定顯影部位，殼膜材料與修飾物決定穩(wěn)定性及靶向功能，以及改變或調解相關參數(shù)以適應更多應用場景。

1.1結構構成 現(xiàn)代微泡絕大多數(shù)由氣核和外殼兩部分組成[4]。氣核一般是具有低溶解性的惰性氣體，如全氟化碳、全氟丙烷。早期研究使用氧氣、氮氣等氣體作為微泡的氣核，但因可溶性高，經(jīng)靜脈注入微泡后擴散明顯從而無法在血液中達到穩(wěn)定且長時間存留。利用全氟化碳等重氣體溶解度低的特性，能顯著延長微泡在血液中的穩(wěn)定性和存留時間[5]。外殼需具有較好的穩(wěn)定性[6]，如磷脂殼外表面具有較好的親水性，內表面又具有親油性，能夠形成穩(wěn)定氣核單涂層；脂類殼具有高度的順應性，易于在超聲激勵下發(fā)生膨脹、壓縮、破碎和重新封裝，且脂類殼還有多樣的選擇性，可與基因、藥物、蛋白質及其他化合物質結合；蛋白質殼以白蛋白作為微泡膜材料，具有安全無毒、易于制備等優(yōu)點，多用于增強超聲顯像與轉運靶向配體DNA等方面[7-8]。傳統(tǒng)微泡直徑多為1～8 μm，而納米微泡的粒徑更小，為10～200 nm，納米微微泡又分為納米粒、納米液滴、納米泡與聲敏脂質體[9]，可通過血管間隙直接進入病變處組織內進行顯像，彌補了微米級別的微泡不能穿過血管內皮屏障的劣勢。

1.2微泡制備 利用不同殼膜材料、氣體核心、靶向修飾物在不同條件參數(shù)下制備微泡，使其具備多種功能及應用于不同場景。微泡制備原理主要分為兩類：一是將藥物或基因與微泡膜殼材料混合一并制備來制作荷載微泡；二是利用靜電吸附原理將帶負電藥物或基因吸附在陽離子脂質或陽離子聚合物為膜殼的微泡表面[10]。制備方法又細分為機械攪拌法、復乳溶劑蒸發(fā)法、探針超聲法、噴霧干燥法、薄膜水化法等。機械攪拌法主要用于制備聲學活性微泡和磷脂殼微泡；復乳溶劑蒸發(fā)法主要用于制備聚合物殼微泡，同樣可以制備磷脂殼微泡；探針超聲法主要制備蛋白質外殼結構微泡，此類微泡外殼有較好的穩(wěn)定性；噴霧干燥法可制備蛋白質、磷脂及聚合物等微泡殼；薄膜水化法適用于微泡膜中含有脂質、硬脂酸鹽、聚乙二醇等成分的微泡制備[11-13]。

1.3微泡優(yōu)勢 利用微泡作為載體攜帶治療藥物或基因等物質轉運至靶區(qū)具有多種優(yōu)勢，理想情況下的微泡需具備以下條件：①安全低毒和低免疫原性，微泡可隨機體代謝排出體外且不會對正常代謝循環(huán)產(chǎn)生影響，能夠降低全身給藥的毒性，減少全身反應，降低免疫原性反應[14]；②運轉穩(wěn)定和重復性高，微泡在機體內能夠順利通過體、肺循環(huán)且在運轉過程中保持良好的穩(wěn)定性以及較高可重復性[15]；③具有良好的特異性和靶向性，利用各類殼、膜材料及不同制備方法予以靶向功能來修飾微泡，以攜帶不同藥物或基因等物質，使其具備主動靶向或被動靶向的功能[16]；④成像效果良好且穩(wěn)定，能夠提高灰階圖像及多普勒信號，達到提升顯影質量以及減少衰減尾像的效果；⑤容易制備及保存，載藥微泡制作工藝相對容易，存貯環(huán)境要求不高且隨用隨配。經(jīng)靜脈注射操作簡單且對機體創(chuàng)傷較??；以常規(guī)診斷超聲為輔，可邊診斷邊治療，中間步驟少，實現(xiàn)目標靶區(qū)域的成像與遞送藥物一體化，滿足診療一體化基本要求[17]。

2 UTMD的可能機制

利用微泡作為有效載體包裹藥物、基因等遞送至靶區(qū)并給予超聲輻照，使微泡發(fā)生“爆破”，從而實現(xiàn)精準遞送。此過程有熱效應、空化效應、聲孔效應、細胞膜轉運與炎癥反應、聲輻射力等共同作用，使組織內細胞結構產(chǎn)生一系列改變，從而促進微泡所荷載的治療物質到達目標區(qū)域[18]。

2.1熱效應 超聲所產(chǎn)生的聲波在介質中傳播引起質點震動和質點間摩擦，使介質溫度升高的作用即為超聲熱效應[19]，熱效應在UTMD中應用主要表現(xiàn)為促進靶區(qū)血液循環(huán)、增加動能、促進藥物擴散與吸收等。Chen等[20]研究顯示，熱效應能夠增加血管通透性，使細胞內氧自由基增多，間接提高細胞膜通透性。超聲所產(chǎn)生的熱效應還會使細胞膜升溫，能夠改變細胞膜表面的磷脂流動性，協(xié)同提高細胞膜通透性，以促進靶區(qū)域組織細胞攝取藥物，但同時隨著聲強或頻率等參數(shù)的增加使介質或組織溫度相應升高，其可能影響所荷載治療物質的活性甚至引起靶區(qū)組織細胞損傷，因此應用UTMD技術進行診療時，需選擇合理參數(shù)以避免治療物質失活及熱損傷。

2.2空化效應 液體中微氣泡在不同強度聲場負壓相中產(chǎn)生空化效應，又分為瞬態(tài)空化和穩(wěn)態(tài)空化。瞬態(tài)空化是指微泡在一定強度聲場下極短時間內發(fā)生微泡急劇壓縮破裂并產(chǎn)生高溫、高壓、微射流和沖擊波，牽拉血管內皮細胞并增大細胞間隙；穩(wěn)態(tài)空化是指微泡在低頻超聲負相聲場中開始膨脹，而后在正相聲場中收縮，反復震蕩至“爆破”產(chǎn)生一定的輻射壓與微射流，增加細胞膜的通透性[21]?？栈荱TMD技術的關鍵，無論是瞬態(tài)空化還是穩(wěn)態(tài)空化都能夠促進載藥微泡向血管外靶組織區(qū)域釋放，但同時微泡的半徑、氣核、殼膜、超聲參數(shù)、環(huán)境壓力、介質表面張力、溫度等參數(shù)均可以影響空化效應的效果[22]。因此要實現(xiàn)UTMD技術的最佳效果，仍需大量工作來調試眾多參數(shù)，以達到最佳匹配條件。

2.3聲孔效應 微泡發(fā)生空化效應所產(chǎn)生的化學、機械及熱效應可損傷血管內皮細胞和細胞膜，使細胞膜表面形成可逆性細小開口，開口因孔徑不同可持續(xù)數(shù)秒至數(shù)十秒，細胞間隙增寬又使細胞通透性增加，進一步促進藥物進入靶區(qū)域組織細胞內[23]。研究顯示，在相同微泡條件下瞬態(tài)空化在細胞膜上產(chǎn)生的聲孔持續(xù)時間較穩(wěn)態(tài)空化更長，且恢復時間更長，但兩種效應均能促進微泡所荷載藥物進入靶區(qū)組織，增加藥物濃度[24]。聲孔效應是在微泡發(fā)生空化后所產(chǎn)生的一系列改變中最重要的效應之一，也是UTMD能夠靶向遞送的關鍵機制。

2.4細胞膜轉運與炎癥反應 超聲輻照微泡可刺激細胞吞噬功能，在過氧化氫的作用下促進鈣離子內流，而后鈣離子所需鉀離子的通道開放，刺激細胞膜轉運，增加細胞攝取藥物，而微泡在轉運過程中阻擋酶對微泡壁有效荷載的破壞，同時鈣離子內流還可以促進細胞包吞作用。Lentacker等[25]研究顯示，微泡震動過程中可使流場產(chǎn)生聲微流，細胞膜產(chǎn)生形變以致細胞骨架重新排列，機械感應器對下游信號通路產(chǎn)生影響，刺激細胞內吞及分泌作用。此外因組織受損，體內啟動炎癥反應機制，大量T淋巴細胞與巨噬細胞等在靶組織區(qū)域聚集，從而對受損組織進行清除和修補。炎癥反應與細胞膜轉運共同促進治療物質向靶區(qū)遞送，進而完成一系列高精度遞送藥物過程。

2.5聲輻射力 超聲波在介質中傳播時產(chǎn)生作用力使介質中的微粒沿聲波方向發(fā)生位移，吸收聲波后的微粒作為第二聲源，使周邊微粒發(fā)生共振或相互吸引。Zhao等[26]發(fā)現(xiàn)在聲輻射力作用下，血管內微泡會更多停留在輻照點位置，因此聲輻射力作用可驅動微泡向血管內壁靶點位置黏附、集聚。Frinking等[27]將聲輻射力與腫瘤靶向造影劑BR55聯(lián)合應用于小鼠前列腺癌模型以研究超聲成像效果，結果顯示聲輻射力能夠使腫瘤與靶向造影劑結合更緊密，產(chǎn)生的圖像效果更清晰。表明聲輻射力可以協(xié)助提高成像效果與診療精準度，有望成為超聲分子影像未來發(fā)展的方向。

3 UTMD技術的應用

UTMD技術實現(xiàn)精準治療與無創(chuàng)診療的基礎是通過超聲微泡造影劑荷載治療物質遞送至靶區(qū)組織或器官，在超聲輻照的作用下定點釋放，從而達到診療目的。而微泡所能荷載遞送的治療物質種類繁多且治療應用領域廣泛，目前多用于腫瘤、心腦血管疾病、開放血腦屏障等方面。

3.1藥物遞送 UTMD技術能夠高效率運輸與定點釋放荷載藥物，不僅能提高靶區(qū)組織藥物濃度，還可明顯降低藥物的毒副作用。早期研究多集中在血管內游離藥物遞送，利用超聲激勵微泡并產(chǎn)生強烈的空化效應以促進血管內游離藥物向靶區(qū)域組織遞送，提升靶區(qū)藥物濃度，提高治療效果，其中較為典型如Yoshida等[28]將阿霉素藥物加入到人單核細胞淋巴瘤U937的細胞培養(yǎng)液中并用超聲進行輻照，結果顯示經(jīng)輻照后的細胞藥物攝取率和死亡率均明顯增加。而孟慶齊等[29]利用低強度超聲聯(lián)合阿霉素治療人白血病細胞株K562/A02小鼠模型，結果顯示低強度超聲在不改變細胞膜P糖蛋白表達的情況下，能提高K562/A02細胞內阿霉素濃度，促進細胞凋亡。超聲增強游離藥物遞送的主要機制是空化作用發(fā)生的聲孔效應增加細胞膜的通透性從而達到增強藥效的目的，但游離藥物聯(lián)合超聲遞送的缺點是無法判斷藥物在靶組織區(qū)域的分布情況。

3.1.1微米級載藥微泡 為了彌補游離藥物遞送方法的不足，研究人員開始將治療物質荷載至超聲造影劑上，并利用超聲空化效應在靶區(qū)擊破微泡以達到增加靶區(qū)藥物濃度的目的。如易品詩等[30]利用穿膜肽和基質細胞衍生因子-1修飾的載多西紫杉醇超聲造影劑應用于兔VX2舌癌頸淋巴轉移模型，證實經(jīng)穿膜肽和基質細胞衍生因子-1修飾微泡的腫瘤抑制率和腫瘤細胞凋亡率明顯高于空白微泡組和單純藥物組，為臨床治療舌癌頸淋巴結轉移提供了參考。燕翼等[31]采用“生物素-親和素”橋接法制作攜帶唾液酸化路易斯靶向微泡和同型對照微泡，注射到心肌缺血再灌注小鼠模型，結果顯示，與對照微泡相比，攜帶唾液酸化路易斯靶向微泡可以顯著增強心肌缺血區(qū)域顯影，證明載藥微泡對心肌缺血再灌注損傷的組織具有靶向探查的優(yōu)勢。唐勇等[32]應用低頻超聲與載鏈激酶微泡造影劑共同作用于體外血栓模型，結果顯示溶栓藥物不僅對微泡穩(wěn)定性影響輕微，且可明顯促進深靜脈血栓溶解。但以上研究所構建的載藥微泡直徑多為微米級，不僅載藥量有限，其穩(wěn)定性受環(huán)境、溫度、參數(shù)等條件的限制，所以研發(fā)兼具荷載量大、穩(wěn)定性強的載藥微泡成為亟待解決的問題。

3.1.2納米級微泡載體復合物 盡管載藥微泡可以充當藥物載體，同時還可以作為空化核達到促進空化效應的目的，但微米級載藥微泡存在荷載藥量少以及穩(wěn)定性差等弊端。針對此類問題，凌茜[33]利用親和素-生物素法將生物素抗6次跨膜前列腺上皮抗原抗體1與生物素納米微泡鏈接，成功制備出荷載前列腺上皮抗原抗體1靶向納米微泡造影劑，通過對微泡表面修飾，該造影劑可在體外與前列腺PC3細胞特異性靶向結合，具有高靶向性及增強顯像的作用。羅婉賢等[34]利用天然大分子肝素荷載紫杉醇制備出具有高載藥性、高穿膜作用的納米級微泡，并證實該納米微泡對人乳腺癌細胞MCF-7具有敏感的抗腫瘤活性，能更好地發(fā)揮抗腫瘤藥物的作用。因此，與常規(guī)微米級微泡相比，納米級微泡復合物在載藥量與穩(wěn)定性上均有所提升。

3.2基因遞送 基因治療是將正?；蚣毎麑氚袇^(qū)域組織細胞以糾正或補償異?；蛉毕莼蛞赃_到治療疾病的目的。UTMD技術可以協(xié)助將基因安全且高效地導入靶區(qū)細胞并促進其表達轉染，目前有以下幾種方法。

3.2.1基因導向性酶前提體藥物治療 也稱為藥物前體激活基因治療或自殺基因治療，其原理是將細菌、病毒等基因導入靶區(qū)腫瘤細胞內，通過該基因編碼特殊的酶，將無毒性的藥物前體催化成細胞毒性物質，干擾細胞DNA合成，達到腫瘤細胞凋亡的目的，以單純皰疹病毒胸苷激酶、腺病毒聯(lián)合丙氧鳥苷、胞嘧啶脫氨酶和5-氟胞嘧啶自殺基因系統(tǒng)最為常見。Li等[35]研究發(fā)現(xiàn)在乳腺癌的基因治療中，運用UTMD聯(lián)合微泡介導單純皰疹病毒胸苷激酶/丙氧鳥苷和胞嘧啶脫氨酶/5-氟胞嘧啶在MCF-7細胞中進行表達轉染，其腺病毒介導的血管內皮生長因子受體啟動子能夠驅動自殺基因在MCF-7細胞中產(chǎn)生特異性表達，具有協(xié)同殺傷腫瘤的作用。基因導向性酶前提體藥物治療方法因高轉染率及強大的腫瘤殺傷作用，成為當前研究的熱點。

3.2.2基因替代 基因替代是指將抑癌基因轉染給腫瘤細胞，以糾正基因缺陷達到治療目的，也稱為替代性基因治療。Guo等[36]將抑癌基因p53聯(lián)合微泡造影劑，經(jīng)超聲引導下對乳腺癌大鼠進行瘤內注射并實施超聲激勵，結果顯示腫瘤細胞大量退行性壞死，腫瘤細胞生長抑制率高達62.62%，與單獨p53基因導入組相比，p53基因導入+超聲造影劑+超聲激勵組p53表達更高，能夠引起腫瘤細胞阻滯在G2期并誘導細胞凋亡。劉海艷[37]以UTMD技術增強野生抑癌基因wtp53轉染鼠膠質瘤C6細胞來抑制腫瘤發(fā)展，結果轉染細胞中的wtp53信使RNA表達量增多，流式細胞儀分析細胞凋亡百分比明顯增高且wtp53基因表達穩(wěn)定。UTMD技術為膠質瘤的基因治療提供了新方向，同時也證明了以基因荷載的微泡在超聲作用下發(fā)揮協(xié)同和激勵的作用。

3.2.3RNA干擾 RNA干擾是指具有同源雙鏈RNA觸發(fā)轉錄功能后的基因沉默現(xiàn)象，該現(xiàn)象可引起該基因編碼信使RNA降解來抑制其功能，但細胞攝取率極低且穩(wěn)定性差，限制了RAN干擾技術的應用。Zhao等[38]研究發(fā)現(xiàn)，通過UTMD技術聯(lián)合叉頭框蛋白A1轉染干擾小RNA荷載卟啉微泡治療乳腺癌具有良好的治療效果，低頻超聲聯(lián)合微泡可以促進干擾小RNA轉染與卟啉攝取，表明超聲聯(lián)合微泡輻照能夠提高雙鏈RNA的攝取率及體內血液遞送的安全性。Zhang等[39]利用UTMD為介質，構建短發(fā)夾RNA與促黃體激素釋放激素類似物合成靶向微泡，應用于卵巢癌培養(yǎng)細胞中并加以超聲輻照，結果顯示超聲靶向微泡提高了RNA干擾效率，且卵巢癌A2780/DDP細胞凋亡率和細胞增殖抑制率明顯增高。目前RNA干擾在腫瘤研究中已表現(xiàn)出巨大的潛力，有望成為腫瘤基因治療的新方向。

3.3細胞遞送 干細胞、免疫細胞是近年來的研究熱點，同樣UTMD技術也可以攜載治療細胞，目前研究領域主要集中于腫瘤及心血管疾病。Li等[40]以間質干細胞荷載微泡造影劑，應用于心肌梗死模型小鼠并實施超聲輻照，結果顯示聯(lián)合治療組間充質干細胞的歸巢數(shù)量顯著增加，證實了UTMD技術可以有效介導干細胞遞送且能改善治療效果。賈啟明等[41]利用UTMD技術沉默T淋巴細胞的Itch基因表達，構建出靶向納米微泡，對胃癌MFC細胞進行免疫治療，結果顯示該方法能夠有效抑制Itch基因的表達，從而增強T淋巴細胞活性，提高對胃癌MFC細胞的免疫殺傷效率。

3.4開放血腦屏障 中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病藥物治療效果不佳的主要原因是藥物無法跨越血腦屏障，但UTMD技術能夠可逆性地開放血腦屏障。崔海[42]利用伊文藍荷載微泡造影劑，經(jīng)健康SD大鼠顳骨予以超聲輻照，結果顯示UTMD技術可以安全、有效且可逆地靶向開放大鼠單側血腦屏障。蔡文斌等[43]利用生物素-親和素方法將干擾小RNA與納米微泡進行荷載，制備出干擾小RNA-納米微泡復合體，并應用UTMD技術靶向治療膠質母細胞瘤，證實干擾小RNA-納米微泡復合體聯(lián)合UTMD技術可以有效抑制膠質瘤細胞的活性并提高腫瘤細胞的凋亡率，實現(xiàn)了膠質瘤的非創(chuàng)傷性治療。該研究證實了開放血腦屏障并進行靶向遞送治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的可行性，在一定程度上解決了藥物經(jīng)靜脈注射無法通過血腦屏障的問題，為膠質瘤的非侵入性治療提供了新思路。

4 UTMD技術的安全性與不足

UTMD技術具有高度特異的靶向性和安全無創(chuàng)性，具有廣闊的應用前景，但尚存在至少以下兩方面技術難題。

4.1安全性 雖然UTMD技術在腫瘤、心血管疾病及中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中取得較大進展，但目前國內外文獻關于UTMD技術安全性的結論大多體現(xiàn)在動物實驗或細胞水平層面，其安全性仍需要進一步探討。如超聲輻照能量過大對靶區(qū)細胞增殖有一定的抑制作用，對細胞膜也有一定程度的損傷，在高強度超聲輻照下微泡的空化也可能導致動物模型內皮細胞壞死、組織出血及溶血，既往研究顯示，應用UTMD靶向治療心臟疾病時，其他器官如肺、肝、腎和肌肉也會出現(xiàn)不同程度的損傷[44-45]。超聲微泡在打開血腦屏障的同時也可能造成腦損傷，在空化作用及聲孔效應的作用下，微泡的爆破不僅能夠打開血腦屏障，實現(xiàn)釋放藥物或基因，還可破壞腦毛細血管內皮細胞，導致血腦屏障的損傷。張留影[46]在低強度超聲聯(lián)合微泡開放大鼠血腦屏障的研究中提出，低強度超聲所引起的空化作用等一系列聲學效應導致熱激蛋白水平升高，提示可能出現(xiàn)無菌性炎癥反應。此外，超聲微泡聯(lián)合遞送藥物還可能導致其他并發(fā)癥，董倩等[47]利用超聲聯(lián)合替莫唑胺載脂體微泡應用于大鼠腦膠質瘤模型中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)治療后瘤體周圍存在廣泛腦組織損傷及瘤體內部出血，同時出現(xiàn)大鼠活動受限及靶區(qū)皮膚毒性等一系列不良反應。因此，超聲與微泡聯(lián)合藥物或基因進行超聲治療的安全性需要引起廣泛關注及重視。

4.2技術不足 目前UTMD技術最佳參數(shù)仍在探索中，各類參數(shù)錯綜復雜又環(huán)環(huán)相扣。以超聲為例，其中頻率、占空比、聲強、輻照方法、總輻照時間等主要聲學參數(shù)影響微泡發(fā)生一系列效應。而微泡類型、大小，濃度、外殼材質、包裹氣體等參數(shù)又間接影響聲學參數(shù)調整。參數(shù)優(yōu)化及微泡類型又對治療效果或轉染效率至關重要。例如聲學參數(shù)設置偏低，易導致治療效果不理想或轉染率下降；聲學參數(shù)設置過高又會引發(fā)過度的熱效應從而導致毛細血管損傷，甚至燙傷、誤傷、微血栓等不良反應[48]。除聲學參數(shù)及微泡參數(shù)外，還與靶區(qū)域組織細胞學類型有關，如根據(jù)不同癌灶組織細胞學的類型及是否為多重耐藥細胞株等實際情況，選擇不同理化性質的靶向微泡及聲學參數(shù)，以達到最佳治療效果[49]。另外，靶區(qū)域腫瘤組織的大小、位置、深度、侵犯周圍程度同樣影響各類參數(shù)調整，所以優(yōu)化UTMD技術仍需要開展大量實驗和研究以實現(xiàn)最佳參數(shù)匹配。

超聲微泡診斷技術因精準診斷的特性已在臨床廣泛應用，但微泡介導靶向治療技術目前仍面臨以下問題需要解決：①微泡制備工藝仍有較大提升空間，首先微氣泡大小直徑不均勻是導致超聲空化不完全、不穩(wěn)定的重要原因之一，因而制備出粒徑均勻的微泡對于優(yōu)化超聲參數(shù)，達到穩(wěn)定的空化效果尤為重要；其次是微泡穩(wěn)定性，如氣核與微泡在血液中存留時長密切相關，外殼則直接影響微泡在聲場中順應性，氣核與外殼共同影響微泡膨脹、碎裂、重新密封與壓縮等每一個聲學周期。如何制備出粒徑均勻且穩(wěn)定的微泡是UTMD技術亟待解決的問題之一。②荷載量與吸收率，通常磷脂及其他類型外殼微泡的載藥量<1%，即使利用陽離子高分子聚合物聚乙烯亞胺為載體制作微泡也難有質的提升[50]。如果單純以增大微泡粒徑以加大荷載量則難以穿透血管內膜屏障到達組織間隙，使治療物質僅在靶組織區(qū)域血管內釋放，難以達到最佳治療效果[11]。③可控的基因表達，F(xiàn)arhadi等[51]以中空蛋白為載體制作納米微泡，利用UTMD技術將多條基因轉錄至小鼠細胞內使其表達，小鼠體內注射癌細胞以誘導腫瘤生成，利用超聲造影成像功能，成功觀察到腫瘤組織中空蛋白基因表達，實現(xiàn)了靶向基因技術可視化。但同時也存在基因表達不完全穩(wěn)定、表達效率不高以及可視化成像模式與其他成像模式結合等難題。

5 展 望

在精準醫(yī)療的時代背景下，UTMD技術以其安全、高效、靶向治療及增強顯像等優(yōu)勢在精確診斷與精準治療上展現(xiàn)出巨大的應用潛力，不僅是當前超聲醫(yī)學領域研究的熱點，還具有巨大經(jīng)濟效益與醫(yī)學價值。以精準醫(yī)療為核心研發(fā)安全、無毒、高成像效果、高特異性、高穿透性、低劑量和低成本的超聲靶向微泡破壞技術，將成為未來超聲醫(yī)學發(fā)展的一個重要方向。盡管當前研究仍存在安全性、穩(wěn)定性及最佳參數(shù)匹配等技術難點，但隨著超聲技術和分子生物學領域研究的不斷深入，多學科支持與跨領域合作，相關作用機制與各類參數(shù)優(yōu)化逐漸明確，必將更好地服務于臨床，值得廣泛深入研究。