張 欣，紅 華

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院超聲科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學影像醫(yī)學與核醫(yī)學系，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110)

超聲具有無創(chuàng)、無電離輻射、費用低、操作方便等優(yōu)點[1]。近年來超聲造影向特異性超聲分子成像發(fā)展。超聲分子成像以靶向超聲造影劑為探針，交叉融合超聲醫(yī)學與分子生物學等多學科，以在分子水平無創(chuàng)顯示炎癥、血栓及腫瘤血管等，且可進行靶向監(jiān)測及治療[2]。微米級靶向超聲造影劑為性能優(yōu)良的血池顯像劑，但僅能進行血管內(nèi)顯像，且穩(wěn)定性及負載能力均欠佳[3]。納米級造影劑能克服微米級造影劑的不足，以其獨特的優(yōu)勢成為目前研究熱點。本文對納米級醫(yī)用超聲造影劑研究進展進行綜述。

1 納米級超聲造影劑分類及特點

1.1 納米微泡及納米液滴 納米微泡粒徑約100～500 nm，核心為脂質(zhì)、固體或氣體，殼由脂質(zhì)或聚合物構(gòu)成[4]。納米微泡聚集于組織表面，產(chǎn)生較強的背向及反向散射性能，進而被超聲探出。研究[5-6]表明，納米微泡能通過主動靶向及滯留效應到達瘤體，為運輸藥物基因的有效方法。

納米液滴由磷脂單層包裹液態(tài)全氟碳核心組成[4]，生理條件下會蒸發(fā)為微泡。RAPOPORT等[7]制備納米液滴，以全氟戊烷為核心、高分子材料為膜，初入體內(nèi)時溫度較低，全氟戊烷呈液態(tài)，此時液滴體積較小，較易攜帶藥物穿過腫瘤內(nèi)皮間隙進入腫瘤內(nèi)部；而后全氟戊烷隨溫度上升或在外力作用下發(fā)生氣化，納米液滴轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米微泡并相互融合，增強組織顯影，超聲空化效應支持負載于納米液滴的藥物釋放。納米液滴可包裹低水溶性藥物直達靶點，延緩藥物降解并減少毒副作用。超聲不再作用或脈沖極短時，微泡能在腫瘤組織中再濃縮并重新組成納米液滴，停止釋放藥物。盡管納米液滴壽命較短，控制滴-泡轉(zhuǎn)化有一定困難，但其作為運輸靶向藥物和基因的造影劑具有巨大潛力[8]。

1.2 脂質(zhì)體 脂質(zhì)體是具有極性磷脂雙層膜的納米顆粒，脂質(zhì)雙層或水核內(nèi)有氣體核心，具有回聲性。脂質(zhì)體粒徑可<100 nm，能穿透細胞內(nèi)皮間隙，半衰期可長達數(shù)日[9]。其中磷脂具有兩親性，脂質(zhì)體能攜帶小分子親脂藥物和親水藥物以及生物大分子，進而用于藥物及基因運輸。雙分子層結(jié)構(gòu)具有更好的抗壓性，能顯著增強顯影效果。脂質(zhì)體具有良好的可塑性，可通過改變脂質(zhì)比例而制備不同大小的微泡[10]。脂質(zhì)體表面可為不同靶向基團修飾，能選擇性聚集于目標組織。脂質(zhì)體可提高藥物穩(wěn)定性和生物利用度，減少毒副作用，且生物相容性較好[11]。

1.3 納米顆粒 有機納米顆粒通常由脂質(zhì)、聚合物、蛋白質(zhì)及多糖等成分組成。含鐵元素、金元素、硅元素等的無機納米顆?？赏ㄟ^自我組裝與降解調(diào)節(jié)其大小[12]，并能在體內(nèi)安全代謝；其表面積與體積之比較大，其表面可最大限度負載目標生物分子，同時增加納米顆粒與病變組織的接觸面積及時間，減少網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)攝取，為理想的運載體[13]。納米顆?？砂邢蚰繕私M織，并與多種藥物融合，成為新興的診療性靶向超聲造影劑[14]。

2 納米級超聲造影劑用于分子影像學的優(yōu)勢

超聲分子影像學技術將超聲技術與靶向超聲造影劑相結(jié)合，可于分子與細胞學水平實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測與顯像。納米級超聲造影劑以其合理的藥代動力學、易修飾性、高度靶向性，克服血管、間質(zhì)生物屏障的能力以及對生物體無毒副作用等優(yōu)勢而顯著促進了靶向分子成像技術的發(fā)展。

2.1 滯留效應 相比健康組織，腫瘤與炎癥部位血管內(nèi)皮細胞間隙更寬，淋巴引流不暢和靜脈回流緩慢，導致載藥納米級造影劑在血管外間隙滯留、聚集，進而于腫瘤及炎癥部位周圍釋放藥物[15]。

納米級造影劑粒徑一般大于腎小球濾過膜孔隙，可逃脫腎臟濾過作用，但無法穿透正常血管的緊密內(nèi)皮細胞連接，故其在血漿中濃度增加，半衰期更長，可選擇性滲入腫瘤組織。隨著時間推移，腫瘤中納米級藥物濃度高于血漿濃度數(shù)倍[16]。通過滯留效應，納米級造影劑可延長抗血管再生藥物及化學治療藥物在腫瘤中的作用時間，并增加腫瘤對于可溶性差的小分子藥物的攝取。

2.2 易修飾性、高度靶向性 納米級造影劑表面有生物標記物，如天然配體、抗體、適配體和肽，其主要靶向配體為抗體[12]。納米級造影劑通過配體與受體的相互作用而與靶向組織結(jié)合，并被組織細胞內(nèi)化；而糖蛋白外排泵不能排出通過受體-配體結(jié)合介導的外來物，故靶向納米顆?？蓽p少多重藥物抵抗。

HU等[17]合成能夠靶向整合素αvβ3(αvβ3-integrin)的介孔硅納米顆粒，并檢測其體內(nèi)外MRI、熒光成像效果，發(fā)現(xiàn)介孔硅納米顆粒在過度表達整合素αvβ3的移植瘤模型中的信號較非靶向組增強2.3倍，且穩(wěn)定性及生物相容性均良好。FAN等[18]以納米微泡裝載靶向前列腺特異性膜抗原的單克隆抗體，成功實現(xiàn)前列腺癌小鼠移植瘤模型靶向顯影，且CEUS峰值強度與非靶向納米微泡比較明顯增加。

3 納米級造影劑用于疾病診治

3.1 診斷 早期診斷對于腫瘤及其他疾病均至關重要。利用超聲分子成像技術，能在病變組織發(fā)生明顯解剖學改變之前進行早期診斷及評估療效。靶向超聲造影劑對于評估腫瘤血管生成、評價炎癥范圍及程度、評價動脈粥樣硬化與心肌梗死、缺血等均具有重要價值[19]。DEMOS等[20]成功制備了與抗細胞間黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1)、纖維蛋白原抗體結(jié)合的脂質(zhì)體，并能附著于動脈粥樣硬化血栓和纖維成分，增強早期動脈粥樣硬化斑塊顯影。

3.2 聲孔效應 近年來，納米微泡不僅作為超聲造影劑監(jiān)測目標組織器官超聲顯像情況，且能通過聲孔效應實現(xiàn)運輸藥物目的。低聲功率下[即機械指數(shù)(mechanical index, MI)≤0.1]，微泡發(fā)生線性振動，保持收縮與膨脹大小一致；中等聲功率下(0.1

聲孔效應同樣能增加血腦屏障的通透性，進而用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物運輸；與微泡聯(lián)合，可明顯降低打開血腦屏障所需的超聲強度，進而實施經(jīng)顱超聲治療[23]?，F(xiàn)已證明可在超聲介導下將大量抗腫瘤分子和藥物有效運輸至大腦[24-25]。LIU等[26]構(gòu)建了微泡運輸?shù)牧蚣{米顆粒系統(tǒng)，微泡在超聲作用下破壞，進而釋放納米顆粒，同時打開血腦屏障，納米顆粒迅速積累于腦實質(zhì)中，可有效抑制神經(jīng)元凋亡、炎癥反應，并保護神經(jīng)細胞，從而治療阿爾茨海默病。

3.3 治療性遞送 微米級微泡可攜帶納米顆粒而運輸藥物。將藥物裝入微泡可阻止藥物降解，增加其在體穩(wěn)定性，且減少正常組織內(nèi)的藥物聚集，降低藥物毒副作用。超聲空化作用下，較大的微泡發(fā)生震蕩、變形進而破裂，釋放納米顆粒和藥物。通過聲孔效應可增加藥物到達特定部位的劑量，從而發(fā)揮生物學效應，此過程稱為超聲介導的靶向微泡破壞(ultrasound-mediated nanobubble destruction, UTMD)。研究[27]證明UTMD可增加微泡負載的藥物基因在靶向組織的釋放。ZHANG等[28]觀察負載纖維母細胞生長因子(acid fibroblast growth factor, aFGF)-肝素的微泡在UTMD作用下對糖尿病心肌病的預防作用，發(fā)現(xiàn)與非UTMD組相比，UTMD組納米顆粒熒光左心室顯像強度明顯增強，提示左心室功能明顯改善。

化學治療癌癥最主要的挑戰(zhàn)是將藥物運輸?shù)教囟ńM織。納米級造影劑能負載藥物并在目標組織中選擇性聚集，提高選擇性探測與治療腫瘤的能力。負載小干擾RNA的納米級造影劑能夠直接將其運輸?shù)郊毎麅?nèi)，為小干擾RNA的DNA納米技術的應用奠定了基礎，可由此調(diào)控基因表達，于基因?qū)用嬷委熌[瘤及其他疾病。

4 主要發(fā)展方向與前景

納米級造影劑能從根本上促進臨床診斷、治療與監(jiān)測疾病，將極大促進超聲醫(yī)學的發(fā)展，應用前景廣闊；但其合成過程較為繁瑣，產(chǎn)品分離過程仍存在一定困難。未來應致力于制備靶向性更強、生物相容性更好的納米級超聲造影劑，以達到更好的診治效果[29]； 進一步改進超聲技術，以三維成像觀察靶向治療病變的效果。