載藥聚酯超聲微泡造影劑制備及應用研究

袁曉明

(宿州市食品藥品檢驗所 化學室，安徽 宿州 234000)

?

載藥聚酯超聲微泡造影劑制備及應用研究

袁曉明

(宿州市食品藥品檢驗所 化學室，安徽 宿州 234000)

超聲造影劑在臨床診斷和鑒別中發(fā)揮著極為重要的作用。概述了超聲造影劑的特點和發(fā)展過程，用W/O/W雙乳液溶劑揮發(fā)法制備PLGE載藥超聲微泡造影劑，體外超聲顯影效果良好。載藥聚酯超聲微泡造影劑在藥物治療和超聲顯影領域有良好的應用前景。

超聲造影劑；載藥；微泡

超聲造影是利用造影劑使后散射回聲增強，明顯提高超聲診斷的分辨力、敏感性和特異性的技術，由于其能無創(chuàng)、便攜、實時地提供機體軟組織和血液流動情況，為臨床診斷提供病理信息，已成為應用最廣泛的醫(yī)療檢測技術之一。超聲造影劑在病灶超聲診斷與鑒別方面發(fā)揮著十分重要的作用，目前是超聲造影領域研究的熱點。

1 超聲造影劑概述

超聲造影劑的工作機理是增強背向散射信號的能量。理想的造影劑必須具備以下條件：①在循環(huán)中具有較強的穩(wěn)定性，使灌注后保持足夠時間；②能通過肺循環(huán)；③有穩(wěn)定的劑型與濃度；④可以靜脈給藥；⑤微氣泡的粒徑大小均一，一般為3～8 mm，有良好穩(wěn)定的顯影效果；⑥無毒副作用。由于直徑小于10μm的微泡在正常表面張力值的液體中只能維持幾秒鐘，所以需要一個外殼來保證微泡造影劑的穩(wěn)定性，既能延長微泡在體內(nèi)循環(huán)的壽命，又能產(chǎn)生良好的顯影效果。目前使用較多的外殼材料有蛋白質(zhì)、脂質(zhì)體等。隨著高分子化學的發(fā)展，用高分子材料包裹空氣或者氟烷氣體制備超聲微泡造影劑成為一個重要的研究方向。高分子材料微泡具有粒徑均一、抗壓性能好、穩(wěn)定性高、顯影時間較長等優(yōu)點，而且具有生物相容性好和降解產(chǎn)物無毒無害等特點。

造影劑發(fā)展經(jīng)歷了三個階段[1]，第一代微泡為空氣或者惰性氣體，無包膜，顯影時間短(幾秒鐘)，不穩(wěn)定，尺寸大；第二代微泡由蛋白質(zhì)、脂質(zhì)體等包裹空氣組成的，顯影時間為5min左右，尺寸小，穩(wěn)定性較好；第三代微泡為膜殼包裹氟碳氣體，因為氟碳氣體在血液中溶解度低和彌散度較低，提高了穩(wěn)定性，顯影時間延遲到15min左右。

2 PLGE載藥微泡造影劑的制備及體外超聲顯影實驗

聚合物材料由于具有良好的生物相容性和親和性，降解速度可以調(diào)節(jié)等優(yōu)點，常用作藥物的載體，所以載藥微粒體既有超聲顯影的作用，又可在聚合物上引入抗體或識別基團，在血液循環(huán)的過程中識別和診斷病變組織，實現(xiàn)靶向治療作用，并通過超聲控制藥物的釋放，達到診斷和治療相結合的目的。加入親水基團PEG可延長微泡的顯像時間、增加穩(wěn)定性，因為親水性PEG使微泡表面形成一層水化膜，遮蓋了其表面的疏水結合位點，從而防止血漿滲入微泡，降低了對網(wǎng)狀內(nèi)皮細胞的識別和攝取[2]。

2.1 試劑與儀器

乙交酯：PURAC Netherlands，重結晶后，乙醚洗滌后干燥冷藏備用。L-丙交酯：PURAC Netherlands，重結晶，乙醚洗滌后干燥冷藏備用。聚乙二醇：C.P 分子量2 000，北京益利精細化學品有限公司，直接使用。異辛酸亞錫：Sigma公司，直接使用。二氯甲烷：A.R 北京益利精細化學品有限公司，直接使用。西門子ACUSON X150超聲診斷儀;真空恒溫干燥箱DZF6500。

2.2 PLGE載藥微泡造影劑的制備

按一定比例將LA、GA和PEG裝入聚合管中，加入0.05%(wt)的催化劑異辛酸亞錫，并用氬氣置換聚合管中的空氣，真空封管，在170～180℃條件下反應24h。用氯仿溶解，真空抽慮，干燥恒重，得到白色PLGE聚合物。用W/O/W溶劑揮發(fā)法制備PLGE載藥微泡：先將藥物水溶液加入到PLGE的二氯甲烷的溶液中，通過超聲均化得到初乳。將初乳在劇烈攪拌條件下逐漸滴加到含有PVA和吐溫60的大量外水相中，形成W/O/W雙乳液。降低攪拌速度，使有機溶劑充分揮發(fā)。洗滌，離心，干燥，得到多孔PLGE載藥微粒體。

2.3 體外超聲顯影效果

為了觀察PLGE多孔載藥微泡造影劑對超聲信號的顯影效果，對其體外超聲效應進行了測試。取10mg載藥微粒體，分散在40mL蒸餾水中，用50mL規(guī)格的注射器吸取微粒體水溶液，通過恒流泵調(diào)節(jié)流速，用L7探頭(探頭頻率2W)檢測超聲信號，用Siemens 超聲儀分析圖像，觀察超聲成像效果。見圖1。

圖1 超聲顯影的多普勒圖

注：紅色代表粒子向探頭運動，藍色代表粒子離探頭而去

由圖1可以清楚地觀察到造影劑能反映管內(nèi)流體流動情況的超聲圖像，實驗結果表明，該造影劑具有良好的超聲顯影效果，而且在循環(huán)中維持時間達到0.5h。因為用W/O/W雙乳液溶劑揮發(fā)法制備的PLGE載藥微粒體是多孔結構，由于溶劑揮發(fā)形成的許多通道貫穿整個微粒體，實際上是一種包封空氣的微粒體，這種結構有利于微粒體在超聲作用下做有規(guī)律的收縮和振動運動，產(chǎn)生高于固體和液體幾個數(shù)量級的背向散射能量，因而會產(chǎn)生良好的超聲造影效果。

3 載藥聚酯微泡造影劑在藥物治療中的應用

3.1 載藥或基因

藥物或基因可以通過載體包裹、非共價鍵連接、直接黏附等方式被載體攜帶，其中高分子聚酯材料包裹藥物或基因制成微泡是應用比較廣泛的承載方式。Chumakova等[3]用帶負電的PLGA和帶正電的PEI/DNA質(zhì)粒結合，制備載基因微粒體，并通過人體實驗施加低頻率超聲輻照，研究表明增強了腫瘤細胞的轉染率。

3.2 靶向治療

載藥聚酯微泡造影劑在藥物靶向治療方面常用的有三個途徑：一是將聚酯載體的表面進行修飾，連接一些識別一些組織的特異性受體的配體或者特異性抗原的抗體，微泡通過靜脈進入人體后能選擇性地與相應受體或配體結合，增強靶區(qū)的超聲信號，達到靶向治療和診斷的目的[4]。二是攜帶藥物或基因的微泡注入人體后，用低頻超聲照射特定組織，超聲的瞬間空化作用可以使微泡產(chǎn)生劇烈振動而破裂，釋放出藥物或基因到特定靶區(qū)，降低藥物對全身的副作用，實現(xiàn)靶向治療[5]。三是制備納米級載藥微泡，與微米級微泡相比，其粒徑小，穿透力強，可穿透血管內(nèi)皮，可用于血管外腫瘤組織的顯影和治療。Rapoport等[6]制備PLLA-PEG包裹紫杉醇的納米乳劑，與吉西他濱合用，對治療動物胰腺癌療效顯著。

4 展望

載藥聚酯超聲微泡造影劑在超聲顯影和載藥靶向釋放領域都取得一定的進展，但也存在一些問題亟待解決，如微泡的穩(wěn)定性，臨床應用的復雜機制，超聲治療的相關參數(shù)優(yōu)化等。相信載藥聚酯微泡造影劑在重大疾病的治療和診斷方面會有很廣闊的前景。

[1] 趙金花,惠春,陳亞珠. 超聲微泡造影劑的發(fā)展及最新臨床應用研究[J].中國醫(yī)學物理學雜志，2010,27(2):1802-1805.

[2] 劉學兵,許川山.載藥脂質(zhì)超聲微泡造影劑的制備及應用研究[J].中國介入影像與治療學，2008,5(2):156-159.

[3] CHUMAKOVA OV, LIOPO AV, ANDREEV VG, et al. Composition of PLGA and PEI/DNA nano-particles improves ultrasound-media-ted gene delivery in solid tumors in vivo[J]. Cancer Lett,2008,261(2):215-225.

[4] 王志剛. 超聲微泡造影劑在疾病診斷與治療中的研究進展[J].中國醫(yī)學影像技術,2005, 21(8):1148-1150.

[5] 逯敏飛，程永清，李麗君等. 微泡超聲造影劑：一種新型的藥物靶向載體[J].中國醫(yī)學影像技術,2005,21(4):513-515.

[6] RAPOPORT N, KENNEDY AM, SHEA JE, et al. Ultrasonic nano-therapy of pancreatic cancer: lessons from ultrasound imaging[J]. Mol Pharm, 2010, 7(1): 22-31.

(責任編輯：宋勇剛)

The Preparation and Application Research on Drug-loaded Polyester Micro-bubble Ultrasound Contrast Agent

Yuan Xiaoming

(Suzhou Institute for Food and Drug Control ,Anhui 234000, China)

Ultrasound contrast agent plays an extremely important role in clinical diagnosis and differential.Summarizes the characteristics of ultrasound contrast agents and development process.The PLGE drug-loading ultrasound micro-bubble ultrasound contrast agent is prepared with the W/O/W double emulsion solvent evaporation method.Ultrasonic enhancement effect is good in vitro. Drug-loaded polyester micro-bubble ultrasound contrast agent has broad application prospects in the field of drug therapy and ultrasound imaging.

Ultrasound Contrast Agent; Drug-loaded; Micro-bubble

2014-03-24

袁曉明(1985-)，女，安徽省宿州市食品藥品檢驗所主管藥師，研究方向為生物醫(yī)用高分子藥物控制釋放行為與功能高分子研究。

R318.08

A

1673-2197(2014)15-0018-02