声敏剂的研究进展

王 琦，刘洪成，于 倩，王 珏，何冬青，宋美慧，张晓臣（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨 150020）

声敏剂的研究进展

王 琦，刘洪成，于 倩，王 珏，何冬青，宋美慧，张晓臣
（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨 150020）

对声敏剂的研究进展进行了综述，重点介绍了卟啉衍生物、吖啶类化合物、染料类和抗肿瘤性药物的研究进展，对其他类声敏剂进行了简要介绍，并结合目前声敏剂的研究情况讨论了未来的发展趋势。

声敏剂；研究进展；超声

选择超声波辐射血卟啉阻止肿瘤细胞繁殖并导致肿瘤细胞死亡是1989年由日本学者S.Umemura首次在重要交流会上提出来的［1，2］。这种利用超声波代替光去辐射化合物杀死恶性肿瘤细胞的疗法称作Sonodynamic therapy，SDT（声动力学疗法）［3］。声动力治疗的要素是：声敏剂、超声波和氧分子。声敏剂可选择性聚集于肿瘤组织，未经超声波激活时无细胞毒性，当超声波照射后，声敏剂被激活，造成肿瘤细胞损伤及其死亡。声敏剂的种类繁多，其中包括卟啉衍生物、吖啶类化合物、染料类、抗肿瘤性药物等。

1　卟啉衍生物

卟啉作为第一代光敏剂，已经广泛应用于光动力疗法［4］。卟啉及其衍生物本身没有抗肿瘤活性，但在超声作用下却显示出声动力活性。例如：血卟啉、血卟啉甲醚、ATX-70、原卟啉IX等。1990年，Umemura等人通过体内体外实验证实超声结合血卟啉可以增强对细胞的杀伤作用，还首次提出超声激活血卟啉能够产生活性氧的抗肿瘤机理［2］。1993年，他们同样研究了ATX-70对超声引起细胞损伤的增强效应，同HP等浓度相比，ATX-70的作用增强了2倍［5］。2006年刘洪全等人利用原卟啉IX的声动力学疗法对S108肿瘤细胞进行损伤。结果显示超声激活原卟啉，产生活性氧，这些活性氧攻击S108细胞膜，导致其凋亡［6］。2009年周晓丽等人选择血卟啉作为声敏剂，在超声波下对卵巢癌细胞进行损伤。结果显示，人卵巢癌细胞株bcl-2蛋白水平显著降低，细胞株凋亡［7］。2015年，阮镜良等人将超声波与血卟啉甲醚结合损伤三阴乳腺癌细胞，结果表明，三阴乳腺癌细胞死亡，并且在死亡过程中，线粒体内发生一系列事件，包括线粒体膜电位的降低等［8］。

2　吖啶类化合物

吖啶具有大环共轭体系、平面结构，可作为DNA等大分子的嵌入体，广泛用于抗菌、抗肿瘤等方面。吖啶类化合物是具有各种药理活性的杂环化合物，广泛应用于合成药物研究，目前吖啶类化合物的研究已经扩展到具有抗癌活性的吖啶合成。陈丹丹等人已经证实吖啶红能够与BSA进行相互作用，并在此基础上使用超声波继续损伤BSA，继续观察BSA损伤情况。结果显示，与单纯的超声波和单纯的吖啶红相比，吖啶红与超声波的协同效应损伤BSA的效果更加明显，BSA的结构和构象破坏更加显著［9］。吖啶橙也被证实可以作为声敏剂。王君等人发现吖啶橙被超声波激活后，将大量的能量传递给基态氧或者水分子，产生单线态氧和羟基自由基，这些物质有很强的氧化性，攻击目标分子使其死亡［10］。

3　染料类

一些染料类化合物也被应用于声动力疗法中。如荧光素、竹红菌素B、曙红、赤藓红等。玫瑰红B是一种碱性荧光染料，曾经用作食品添加剂。Umemura和他的团队将玫瑰红B和超声波作用肉瘤细胞，当玫瑰红为160μM时，肉瘤细胞损伤程度增加2～3倍，并且推断出玫瑰红在超声波下能够产生单线态氧［3］。2013年邹明明等人研究了荧光素及其衍生物对BSA的声动力损伤。紫外光谱显示出明显的增色效应，荧光光谱显示猝灭性。这说明BSA被显著损伤，二硫键被破坏，色氨酸和络氨酸暴露出来［11］。曙红B红色粉末，易溶于水，溶液呈绿色荧光，溶于乙醇。生物染色剂，组织学用于上皮细胞、肌肉纤维和细胞核染色。2015年，Ling-Ling He等人同样通过上述方法证明了曙红B的声动力活性，曙红B浓度的增加导致细胞损伤程度加大［12］。2016年Xinna Wang等通过菌族单位形成测试和细菌成活力测试来观察金黄色葡萄菌在超声波和竹红菌素B作用后的变化，细胞膜的渗透性和DNA破碎性也被研究。结果显示，当竹红菌素浓度为500μM和超声波照射时间为50min时，金黄色葡萄菌被明显破坏。同时发现DNA并没有破环，而细胞膜的完整性消失了。推断出竹红菌素在超声波下是通过破坏细胞膜，增加膜渗透性来导致金黄素葡萄菌死亡的［13］。

4　抗肿瘤性药物

一些药物自身就拥有一定的抗肿瘤活性，当与超声波结合后，这些药物的杀伤能力明显增强。如顺铂、柔红霉素、阿霉素等在超声波照射下表现出的显著能力均已得到证实。顺铂具有细胞毒性，可抑制癌细胞的DNA复制过程，并损伤其细胞膜上结构，临床用于卵巢癌、前列腺癌等。研究人员选择卵巢癌细胞为靶向目标，结果表明，在超声波强度为1.0 w/cm2和2.0w/cm2下，顺铂显示出强烈诱导癌细胞死亡的能力［7］。阿霉素抗瘤谱较广，适用于急性白血病（淋巴细胞性和粒细胞性）、恶性淋巴瘤等。2008年孟庆齐等人观察了不同剂量的低频超声波联合阿霉素对人白血病耐药细胞株的生物学影响。发现频率20KHz、声强0.25 w/cm2、辐射时间60s时，可以增强阿霉素对人白血病多药耐药细胞杀伤能力，当超声频率20KHz，声强0.5 w/cm2时，对细胞有急性杀伤作用。但超声辐射没有影响细胞膜P-糖蛋白变化［14］。

5　其他类声敏剂

学者还发现一些金属，如铁、镁、钠的络合物在超声波下，也能够显示出活性。YuweiGu等人在2011年将叶绿酸镁放在超声波装置中，1.5h后取出。通过紫外光谱观察到氧化还原指示剂DPCI（苯碳酰二肼）与超声后的叶绿酸镁结合后的吸光度明显增强。推断出叶绿酸镁在超声波下，产生氧化物质，将DPCI被活性氧氧化成DPCO（二苯卡巴腙），导致吸光度增加。通过改变DPCI和叶绿酸镁的浓度，实验结果进一步证实了上述说法。最后通过氧化萃取的方法鉴定出氧化物质中至少包含了单线态氧和羟基自由基［15］。2015年，Ali EbrahimiFard等人将四氧化三铁与三甘醇的反应物在超声波下作用乳腺癌细胞，分别记录在0h、1h、24h、36h、72h时细胞的存活率。数据表明，随着超声波作用时间的延长，存活率也逐渐下降［16］。

6　声敏剂发展的趋势

声动力疗法由于自身的优越性得到快速发展。研究最广泛的声敏剂其实是光敏剂，像卟啉衍生物等。然而这些化合物不但能够引起光毒性，还会产生令人不满意的生物性能，因此不能被进一步应用到临床上。一些染料类化合物也不是很理想，临床上为达到良好的治疗效果，会适当增加药物浓度，但这就存在潜在的药物毒性。近些年来，纳米粒子也逐渐引起了学者们的注意，它可以有效吸收声波，在治疗过程中也会增强治疗效果。石墨烯具有平面结构，不但能够插入到DNA双螺旋结构中，还能与特定物质结合，使其具有特殊的选择性。理想的声敏剂应该是安全、容易操作、低毒性或无毒、高选择性，能够快速被人体吸收或分解，不会对人体产生永久性伤害。随着研究的不断深入，在临床上治疗各种肿瘤的声敏剂也会不断发展，造福人类。

［1］ S.Umemura，N.Yumita，R.Nishigaki.Enhancement of Ultrasonically Induced Cell Damage bya Gallium-Porphyrin Complex，ATX-70［J］.Cancer Res，1993，84（5）：582-588.

［2］S.Umemura，N.Yumita，R.Nishigaki，K.Umemura.MechanismofCell Damage by Ultrasound in Combination with Hematoporphyrin［J］.Cancer Res，1990，81（9）：962-966.

［3］ S.Umemura，N.Yumita，K.Umemura，R.Nishigaki.Sonodynamically induced effect of rose bengal on isolated sarcoma 180 cells［J］.Cancer Chemoth.Pharm，1999，43（5）：389-393.

［4］N.Yumita，N.Okuyama，K Sasaki，et al.Sonodynamic therapy on chemically induced mammarytumor:Pharmacokinetics，tissue distribution and sonodynamically induced antitumor effect of porfimer sodium［J］.Cancer Sci，2004，95（9）：765-769.

［5］N.Yumita，R.Nishigaki，K.Umemura，etal.Hemato Porphyrinasa Sensitiver of elldamagingEffect ofUltrasound［J］.JPN.J.CaneerRes，1989，80（3）：219-222.

［6］LiuQH，WangXB，WangP，etal.Sono dynamic effeets of protophyrin IX disodiumsalt onisolated sarcoma180 cells［J］.Ultrasonics，2006，45（l-4）：56-60.

［7］周晓莉，唐良萏.声敏剂血卟啉对COC1/DDP细胞顺铂敏感性的影响及机制探讨［J］.成都医学院学报，2009，4（2）：1674-2257.

［8］ 阮镜良，吴欢，许晓琳，等.血卟啉单甲醚和声诺维在超声辐照下诱导三阴乳腺癌细胞凋亡的协同效应［J］.中国超声医学杂志，2015，31（9）：827-830.

［9］ D.D Chen，J.H.Xie，Q.Wu，P.g Fan，J.Wang.Interaction and sonodynamic damage activity of acridine red（AD-R）to bovine serum albumin（BSA）［J］.Journal of Luminescence，2015，（160）：245-253.

［10］ J.Wang，Y.Y.Zhang.Interaction of bovine serum albumin with Acridine Orange （C.I.Basic Orange 14）and its sonodynamic damage under ultrasonic irradiation ［J］.Dyes and Pigments，2009，80（2）：271-278.

［11］ M.M.Zou，L.Zhang，J.Wang，Q.Wang，P.Fan.Investigation on interaction and sonodynamic damage of fluorescein derivants to bovine serum albumin（BSA）under ultrasonic irradiation［J］.Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy，2013，110（6）：364-376.

［12］ L.L.He，X.X.Wu，Y.X.Wang.Spectroscopic investigation on the sonodynamic damage to protein in the presence of eosine B［J］.Ultrasonics Sonochemistry，2015，（26）：93-98.

［13］ X.N.Wang，M.t Ip，Albert Wingnang Leung.Sonodynamic action of hypocrellin B on methicillin-resistant Staphylococcus aureus［J］.Ultrasonics，2016，（65）：137-144.

［14］孟庆齐，陈宝安，吴巍邵，等.低频超声对阿霉素杀伤人白血病多药耐药细胞K56/A02作用的影响［J］.癌症，2008，27（11）：1182-1185.

［15］ Y.W.Guo，C.P.Cheng，J.Wang，X.D.Jin.Oxidation-extraction spectrometry of reactive oxygen species（ROS）generated by chlorophyllin magnesium（Chl-Mg）under ultrasonic irradiation［J］.SpectrochimicaActa Part A，2011，79（5）：1099-1104.

［16］ Eb.F.Ali，Z.Atefeh，Z.Ali，S.Ahmad，HosseinSalehi.Synergistic effect of the combination of triethylene-glycol modified Fe3O4 nanoparticles and ultrasound wave on MCF-7 cells［J］.Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2015，（394）：44-49.

The research progress of sonosensitizer

WANGQi，LIUHong-cheng，YUQian，WANGJue，HE Dong-qing，SONGMei-hui，ZHANGXiao-chen
（Institute ofAdvanced Technology，HeilongjiangAcademyofSciences，Harbin 150020，China）

The development of sonosensitizers was reviewed in this paper.Porphyrin derivative，acridine derivative，dye series and antitumor drug were expecially recommended.The developments of other sonosensitizers were also briefly introduced.Finally，combined with the current situation of sonosensitizer，the future research trends were discussed.

Sonosensitizer；Research progress；Ultrasound

R98

A

1674-8646（2016）11-0006-03

2016-03-26

国家国际合作专项（2014DFR40480）；黑龙江省院所基本应用技术研究专项（WB13A202）；黑龙江省院所基本应用技术研究专项（WB15C101）

王琦（1989-），女，黑龙江宁安人，硕士，研究实习员，从事生物材料研究。