自组装微泡用于超声溶栓进展

马 玲，薛念余，张盛敏

(宁波大学医学院附属宁波市第一医院超声科，浙江 宁波 315010)

血栓栓塞性疾病，包括心脑血管疾病、肺栓塞及外周血管疾病等[1-3]，日益威胁人类健康；对此目前临床主要采用药物或介入治疗。溶栓药物存在半衰期极短、生物利用度低及输出效率低等问题，需反复、长期给药，且缺乏靶向性，全身过量给药将不断消耗凝血因子。血管内介入治疗虽可明显提高再通率，但有创，同时血流骤然恢复易引起再灌注损伤甚至造成下游“二次栓塞”。基于风险最小化高效溶栓需求，引入新型溶栓方式是目前亟需解决的临床问题。本文就超声联合自组装微泡用于血栓栓塞疾病及新型靶向溶栓材料研究进展进行综述。

1 机制

早期超声溶栓仅能利用超声使溶液产生大量稳定性较差的微小空泡，通过迅速破裂的机械作用及压力使周围液体形成微射流，提高溶栓药物的流动性，以加速血栓溶解。目前，超声联合微泡溶栓已可使血栓在极短时间内深度粉碎，成为细小颗粒物：超声波作用下，液体中的微气泡产生振荡、膨胀、收缩及内爆等空化动力学过程，所造成的强烈机械作用可直接破坏或溶解血栓；同时，在微射流作用下，微泡通过纤维蛋白网孔进入血栓深部，促使纤维蛋白网松解，暴露更多纤溶酶结合位点，增加溶栓药物与血栓的接触。

2 临床应用

2.1 心血管疾病 血管内超声介入用于急性心肌梗死(acute myocardial infarction， AMI)有较好的溶栓效果，如MATHIAS等[4]观察403例AMI，结果显示超声微泡溶栓联合介入治疗可有效提高早期血管再通率，并获得持续改善效果，但仍无法避免干预所带来的创伤；且单纯微泡很难通过全身循环到达并留滞于血栓部位，此为阻碍微泡介导超声溶栓用于临床的重要原因之一。新型靶向微泡的出现，为克服人体血流动力学及免疫清除相关问题带来了希望。随着无创超声微泡溶栓逐渐受到关注，其可行性已被多项研究[5-6]所证实。LI等[7]以超声联合微泡治疗冠状动脉无复流模型犬，发现其可溶解富含血小板或红细胞的微血栓，改善冠状动脉无复流。JIANG等[8]制备的过氧化氢/全氟戊烷相变纳米颗粒经低强度聚焦超声辐照后可高效溶解冠状动脉血栓，且其释氧能力可降低组织缺氧程度。部分材料具有可在声波辐照下发生理化反应的特殊性质，将其装载于微泡中，能放大微泡的空化溶栓作用，为治疗提供潜在支持。

2.2 脑卒中 多项研究[9-11]表明，超声溶栓有助于提高急性大脑中动脉闭塞再通率和改善临床结局。LU等[9]以超声联合微泡及重组组织型纤溶酶原激活剂(recombinant tissue plasminogen activator， rt-PA)对微血栓引起的急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke， AIS)患者进行溶栓治疗，将脑梗死病灶体积和神经系统评分等作为评估指标，发现该方法能改善预后。NACU等[12]报道，超声联合微泡溶栓的安全性较高，但临床疗效并不显著，可能与微泡在血液循环中存在时间短、主动性不足且极易被血浆纤溶酶原激活物抑制剂1(plasma plasminogen activator inhibitor 1， PAI-1)清除有关，提示开发新型微泡是解决当下困境的关键所在。SHEKHAR等[10]制备搭载rt-PA的全氟丙烷脂质体，体外实验结果显示，存在PAI-1的情况下，该微泡保留了rt-PA高达76%的活性。有学者[11]以BR38微泡联合rt-PA超声治疗脑卒中大鼠模型，治疗后24 h脑梗死面积明显减少。上述研究的关注点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脑屏障开放所造成的神经元损伤等；另一方面，如何在溶栓的同时利用超声微泡递送神经营养因子亦值得探讨。

2.3 肺栓塞 以超声微泡治疗肺栓塞的临床研究较少，主要原因可能在于肋骨、肺组织等造成的超声波衰减。通过完善肺栓塞超声溶栓的基础研究，可观察其短期及远期疗效。目前导管介导超声溶栓已被证实对中、低危肺栓塞具有确切治疗效果，美国食品和药品监督管理局已批准将其用于溶栓治疗肺栓塞[13]；而以静脉内微泡和经胸超声治疗肺栓塞的相关报道极少。MATHIAS等[14]以经胸超声诱导微泡空化治疗1例肺动脉支架内血栓再栓塞患者，治疗后经血管造影证实血管再通，患者全身氧饱和度从64%升高至78%，但最后死于基础疾病。

2.4 周围血管疾病 既往研究[15]结果表明，以超声微泡联合导管定向溶栓治疗周围动脉闭塞疾病安全、可行。PORTER等[16]认为，相比导管介导超声溶栓，诊断超声联合微泡溶栓治疗同样可行，其产生的空化作用可逆转急性动脉血栓栓塞后微血管阻塞。王蕊等[17]利用超声联合微泡对下肢微动脉血栓栓塞大鼠模型进行溶栓，以下肢再灌注图像及微血管血流容积等指标评估疗效，结果显示其效果良好。现有相关研究尚未能为以体外超声溶栓治疗周围血管栓塞提供足够支持，主要问题在于微泡对血栓的穿透能力及特异性识别能力不足。

3 新型靶向纳米材料研发

目前主要围绕提高靶向性、药物持续性及溶栓效果等设计用于溶栓治疗的自组装纳米材料。

3.1 提高靶向性能 纳米粒子可通过压力或对流、材料表面静电力、配体-受体相互作用力或磁定位靶向等物理原理驱动靶向血栓[18]；针对血栓形成特点设计的结合靶向分子递药材料也是重要的靶向手段。多项研究[19-21]根据活化的血小板表面糖蛋白Ⅱb/Ⅲa、P选择素、血小板反应蛋白及凝血酶受体等设计与之对应的靶向材料，均可有效提高靶向溶栓率。MA等[22]制备了携环状RGD多肽的纳米泡靶向活化的血小板，协同空化作用可增强溶栓效果。岩藻多糖是与P选择素有密切亲和力的天然多糖。JUENET等[20]制备载有岩藻多糖和rt-PA的纳米泡，经体外实验证实该纳米泡可提高溶栓效率。以上材料均有被单核吞噬细胞系统识别的可能，且其可能具有的某些无法预测的特性也可能影响纳米粒子在体内复杂环境中的有效性[23]。XU等[24-25]关于仿生纳米药物的研究取得了重大进展，尤其为创建和评价纳米结构生物材料输送药物方面提供了新思路，如采用天然生物膜包裹的纳米粒子递送治疗血栓药物。

3.2 维持药物稳定性 避免血液中的PAI快速清除载药的纳米粒子是维持其在体稳定性的关键。HUANG等[26]将溶栓药包裹于自组建材料中，可使其免受血液中PAI-1的直接干扰。将溶栓药物耦联至红细胞表面或可延长药物循环时间，如COLASUONNO等[27]将rt-PA与类似红细胞的颗粒连接，接触含血清培养基3 h后，其rt-PA 活性仍保有70%。

3.3 增强溶栓效果 以外部因素触发释放药物可进一步提高溶栓效率，如通过温度裂解材料促进释放药物[28]、利用闭塞血管在缺氧环境中呈酸性的特性触发纳米粒子释放药物[29]、通过近红外光触发二氧化硅壳核纳米球释放药物[30]及以超声波诱导纳米粒子释放药物[31]等均可提高溶栓效率。相比其他外在因素，超声波除可用于定点释放药物外，空化作用也有利于增强溶栓效果。WANG等[18]利用磁性材料Fe4O3将带有纳米颗粒壳的微泡靶向导航至血栓部位，在维持药物活性的同时充分发挥超声定点释放药物的能力，以增强溶栓效果。

3.4 联合抗氧化治疗 在针对增强溶栓效果开展一系列研究的同时，如何预防与治疗血管再通对组织缺血的再灌注损伤也是极具研究价值的新方向。针对缺血再灌注所致氧化损伤的特点，在溶栓治疗的同时联合应用抗氧化性材料，为多样化超声溶栓治疗提供了新思路。目前结合溶栓和抗氧化的治疗策略已获得一定成功，如MEI等[29]将氮氧化物与包封rt-PA的纳米颗粒共价结合，在溶栓同时消除活性氧，以抑制再灌注后脑氧化损伤；ZHONG等[32]对组装H2S的微泡进行超声辐射，在溶栓的同时局部输送H2S，以保护骨骼肌缺血再灌注损伤。CHANG等[33]发现，肠外维生素C可通过减轻短暂性大脑中动脉闭塞诱导的一系列应激、破坏及凋亡等反应而显著改善神经功能缺损，减轻脑梗死和脑水肿。

4 小结与展望

研究自组装微泡联合超声溶栓用于治疗各部位血栓栓塞性疾病的意义在于实现急性栓塞早期再灌注，以更大限度地保护重要脏器血供，改善临床预后，降低死亡率。目前相关研究大多仍处于临床前阶段，且对于超声空化溶栓治疗相关参数，例如超声频率、强度、辐照时间及方式等的最佳选择尚无定论，安全应用证据亦不充足。现阶段自组装微泡超声溶栓治疗仍存在许多有待解决的问题，相信随着超声设备的发展和研究方法的改进，其临床应用将获得更大的进展。