自組裝微泡用于超聲溶栓進(jìn)展

馬 玲，薛念余，張盛敏

(寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬寧波市第一醫(yī)院超聲科，浙江 寧波 315010)

血栓栓塞性疾病，包括心腦血管疾病、肺栓塞及外周血管疾病等[1-3]，日益威脅人類健康；對此目前臨床主要采用藥物或介入治療。溶栓藥物存在半衰期極短、生物利用度低及輸出效率低等問題，需反復(fù)、長期給藥，且缺乏靶向性，全身過量給藥將不斷消耗凝血因子。血管內(nèi)介入治療雖可明顯提高再通率，但有創(chuàng)，同時血流驟然恢復(fù)易引起再灌注損傷甚至造成下游“二次栓塞”?；陲L(fēng)險最小化高效溶栓需求，引入新型溶栓方式是目前亟需解決的臨床問題。本文就超聲聯(lián)合自組裝微泡用于血栓栓塞疾病及新型靶向溶栓材料研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 機(jī)制

早期超聲溶栓僅能利用超聲使溶液產(chǎn)生大量穩(wěn)定性較差的微小空泡，通過迅速破裂的機(jī)械作用及壓力使周圍液體形成微射流，提高溶栓藥物的流動性，以加速血栓溶解。目前，超聲聯(lián)合微泡溶栓已可使血栓在極短時間內(nèi)深度粉碎，成為細(xì)小顆粒物：超聲波作用下，液體中的微氣泡產(chǎn)生振蕩、膨脹、收縮及內(nèi)爆等空化動力學(xué)過程，所造成的強烈機(jī)械作用可直接破壞或溶解血栓；同時，在微射流作用下，微泡通過纖維蛋白網(wǎng)孔進(jìn)入血栓深部，促使纖維蛋白網(wǎng)松解，暴露更多纖溶酶結(jié)合位點，增加溶栓藥物與血栓的接觸。

2 臨床應(yīng)用

2.1 心血管疾病 血管內(nèi)超聲介入用于急性心肌梗死(acute myocardial infarction， AMI)有較好的溶栓效果，如MATHIAS等[4]觀察403例AMI，結(jié)果顯示超聲微泡溶栓聯(lián)合介入治療可有效提高早期血管再通率，并獲得持續(xù)改善效果，但仍無法避免干預(yù)所帶來的創(chuàng)傷；且單純微泡很難通過全身循環(huán)到達(dá)并留滯于血栓部位，此為阻礙微泡介導(dǎo)超聲溶栓用于臨床的重要原因之一。新型靶向微泡的出現(xiàn)，為克服人體血流動力學(xué)及免疫清除相關(guān)問題帶來了希望。隨著無創(chuàng)超聲微泡溶栓逐漸受到關(guān)注，其可行性已被多項研究[5-6]所證實。LI等[7]以超聲聯(lián)合微泡治療冠狀動脈無復(fù)流模型犬，發(fā)現(xiàn)其可溶解富含血小板或紅細(xì)胞的微血栓，改善冠狀動脈無復(fù)流。JIANG等[8]制備的過氧化氫/全氟戊烷相變納米顆粒經(jīng)低強度聚焦超聲輻照后可高效溶解冠狀動脈血栓，且其釋氧能力可降低組織缺氧程度。部分材料具有可在聲波輻照下發(fā)生理化反應(yīng)的特殊性質(zhì)，將其裝載于微泡中，能放大微泡的空化溶栓作用，為治療提供潛在支持。

2.2 腦卒中 多項研究[9-11]表明，超聲溶栓有助于提高急性大腦中動脈閉塞再通率和改善臨床結(jié)局。LU等[9]以超聲聯(lián)合微泡及重組組織型纖溶酶原激活劑(recombinant tissue plasminogen activator， rt-PA)對微血栓引起的急性缺血性腦卒中(acute ischemic stroke， AIS)患者進(jìn)行溶栓治療，將腦梗死病灶體積和神經(jīng)系統(tǒng)評分等作為評估指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)該方法能改善預(yù)后。NACU等[12]報道，超聲聯(lián)合微泡溶栓的安全性較高，但臨床療效并不顯著，可能與微泡在血液循環(huán)中存在時間短、主動性不足且極易被血漿纖溶酶原激活物抑制劑1(plasma plasminogen activator inhibitor 1， PAI-1)清除有關(guān)，提示開發(fā)新型微泡是解決當(dāng)下困境的關(guān)鍵所在。SHEKHAR等[10]制備搭載rt-PA的全氟丙烷脂質(zhì)體，體外實驗結(jié)果顯示，存在PAI-1的情況下，該微泡保留了rt-PA高達(dá)76%的活性。有學(xué)者[11]以BR38微泡聯(lián)合rt-PA超聲治療腦卒中大鼠模型，治療后24 h腦梗死面積明顯減少。上述研究的關(guān)注點均在于提高血管短期再通率，而未涉及再通后炎性因子激活或空化后部分血腦屏障開放所造成的神經(jīng)元損傷等；另一方面，如何在溶栓的同時利用超聲微泡遞送神經(jīng)營養(yǎng)因子亦值得探討。

2.3 肺栓塞 以超聲微泡治療肺栓塞的臨床研究較少，主要原因可能在于肋骨、肺組織等造成的超聲波衰減。通過完善肺栓塞超聲溶栓的基礎(chǔ)研究，可觀察其短期及遠(yuǎn)期療效。目前導(dǎo)管介導(dǎo)超聲溶栓已被證實對中、低危肺栓塞具有確切治療效果，美國食品和藥品監(jiān)督管理局已批準(zhǔn)將其用于溶栓治療肺栓塞[13]；而以靜脈內(nèi)微泡和經(jīng)胸超聲治療肺栓塞的相關(guān)報道極少。MATHIAS等[14]以經(jīng)胸超聲誘導(dǎo)微泡空化治療1例肺動脈支架內(nèi)血栓再栓塞患者，治療后經(jīng)血管造影證實血管再通，患者全身氧飽和度從64%升高至78%，但最后死于基礎(chǔ)疾病。

2.4 周圍血管疾病 既往研究[15]結(jié)果表明，以超聲微泡聯(lián)合導(dǎo)管定向溶栓治療周圍動脈閉塞疾病安全、可行。PORTER等[16]認(rèn)為，相比導(dǎo)管介導(dǎo)超聲溶栓，診斷超聲聯(lián)合微泡溶栓治療同樣可行，其產(chǎn)生的空化作用可逆轉(zhuǎn)急性動脈血栓栓塞后微血管阻塞。王蕊等[17]利用超聲聯(lián)合微泡對下肢微動脈血栓栓塞大鼠模型進(jìn)行溶栓，以下肢再灌注圖像及微血管血流容積等指標(biāo)評估療效，結(jié)果顯示其效果良好?，F(xiàn)有相關(guān)研究尚未能為以體外超聲溶栓治療周圍血管栓塞提供足夠支持，主要問題在于微泡對血栓的穿透能力及特異性識別能力不足。

3 新型靶向納米材料研發(fā)

目前主要圍繞提高靶向性、藥物持續(xù)性及溶栓效果等設(shè)計用于溶栓治療的自組裝納米材料。

3.1 提高靶向性能 納米粒子可通過壓力或?qū)α?、材料表面靜電力、配體-受體相互作用力或磁定位靶向等物理原理驅(qū)動靶向血栓[18]；針對血栓形成特點設(shè)計的結(jié)合靶向分子遞藥材料也是重要的靶向手段。多項研究[19-21]根據(jù)活化的血小板表面糖蛋白Ⅱb/Ⅲa、P選擇素、血小板反應(yīng)蛋白及凝血酶受體等設(shè)計與之對應(yīng)的靶向材料，均可有效提高靶向溶栓率。MA等[22]制備了攜環(huán)狀RGD多肽的納米泡靶向活化的血小板，協(xié)同空化作用可增強溶栓效果。巖藻多糖是與P選擇素有密切親和力的天然多糖。JUENET等[20]制備載有巖藻多糖和rt-PA的納米泡，經(jīng)體外實驗證實該納米泡可提高溶栓效率。以上材料均有被單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)識別的可能，且其可能具有的某些無法預(yù)測的特性也可能影響納米粒子在體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中的有效性[23]。XU等[24-25]關(guān)于仿生納米藥物的研究取得了重大進(jìn)展，尤其為創(chuàng)建和評價納米結(jié)構(gòu)生物材料輸送藥物方面提供了新思路，如采用天然生物膜包裹的納米粒子遞送治療血栓藥物。

3.2 維持藥物穩(wěn)定性 避免血液中的PAI快速清除載藥的納米粒子是維持其在體穩(wěn)定性的關(guān)鍵。HUANG等[26]將溶栓藥包裹于自組建材料中，可使其免受血液中PAI-1的直接干擾。將溶栓藥物耦聯(lián)至紅細(xì)胞表面或可延長藥物循環(huán)時間，如COLASUONNO等[27]將rt-PA與類似紅細(xì)胞的顆粒連接，接觸含血清培養(yǎng)基3 h后，其rt-PA 活性仍保有70%。

3.3 增強溶栓效果 以外部因素觸發(fā)釋放藥物可進(jìn)一步提高溶栓效率，如通過溫度裂解材料促進(jìn)釋放藥物[28]、利用閉塞血管在缺氧環(huán)境中呈酸性的特性觸發(fā)納米粒子釋放藥物[29]、通過近紅外光觸發(fā)二氧化硅殼核納米球釋放藥物[30]及以超聲波誘導(dǎo)納米粒子釋放藥物[31]等均可提高溶栓效率。相比其他外在因素，超聲波除可用于定點釋放藥物外，空化作用也有利于增強溶栓效果。WANG等[18]利用磁性材料Fe4O3將帶有納米顆粒殼的微泡靶向?qū)Ш街裂ú课?，在維持藥物活性的同時充分發(fā)揮超聲定點釋放藥物的能力，以增強溶栓效果。

3.4 聯(lián)合抗氧化治療 在針對增強溶栓效果開展一系列研究的同時，如何預(yù)防與治療血管再通對組織缺血的再灌注損傷也是極具研究價值的新方向。針對缺血再灌注所致氧化損傷的特點，在溶栓治療的同時聯(lián)合應(yīng)用抗氧化性材料，為多樣化超聲溶栓治療提供了新思路。目前結(jié)合溶栓和抗氧化的治療策略已獲得一定成功，如MEI等[29]將氮氧化物與包封rt-PA的納米顆粒共價結(jié)合，在溶栓同時消除活性氧，以抑制再灌注后腦氧化損傷；ZHONG等[32]對組裝H2S的微泡進(jìn)行超聲輻射，在溶栓的同時局部輸送H2S，以保護(hù)骨骼肌缺血再灌注損傷。CHANG等[33]發(fā)現(xiàn)，腸外維生素C可通過減輕短暫性大腦中動脈閉塞誘導(dǎo)的一系列應(yīng)激、破壞及凋亡等反應(yīng)而顯著改善神經(jīng)功能缺損，減輕腦梗死和腦水腫。

4 小結(jié)與展望

研究自組裝微泡聯(lián)合超聲溶栓用于治療各部位血栓栓塞性疾病的意義在于實現(xiàn)急性栓塞早期再灌注，以更大限度地保護(hù)重要臟器血供，改善臨床預(yù)后，降低死亡率。目前相關(guān)研究大多仍處于臨床前階段，且對于超聲空化溶栓治療相關(guān)參數(shù)，例如超聲頻率、強度、輻照時間及方式等的最佳選擇尚無定論，安全應(yīng)用證據(jù)亦不充足?，F(xiàn)階段自組裝微泡超聲溶栓治療仍存在許多有待解決的問題，相信隨著超聲設(shè)備的發(fā)展和研究方法的改進(jìn)，其臨床應(yīng)用將獲得更大的進(jìn)展。