HIFU“帽式”消融及載血卟啉單甲醚納米微球的相關實驗研究.pdf

1、研究背景：
　　高強度聚焦超聲（ High intensity focused ultrasound, HIFU）是21世紀興起的一種微無創(chuàng)腫瘤局部物理治療方式，目前在臨床應用HIFU治療各種良惡性實體腫瘤。但HIFU消融腫瘤的效率是較低的，HIFU單點輻照所形成的焦域（Focal region）只有毫米級，若要完整“切除”一個大腫瘤需花費大量的時間和精力。另外，超聲波在組織傳播過程中能量隨距離的增加呈指數(shù)衰減，因此隨著腫瘤體內深

2、度的增加，HIFU消融能量也大大增加。由于超聲的衰減特性和HIFU在治療上的限制，導致腫瘤治療時間過長、治療效率低，造成醫(yī)療成本及臨床風險增高，產生如皮膚灼傷及周圍臟器損傷等并發(fā)癥或毒副反應增加。另一方面， HIFU治療系統(tǒng)的影像學監(jiān)控技術主要為超聲和MRI，由于超聲的成像速度快于MRI，圖像可顯示不同方位、調整和移動靈活，所以，臨床上大部分HIFU治療系統(tǒng)的實時監(jiān)控成像設備是超聲。但是超聲圖像質量差，偽影現(xiàn)象明顯，對診斷和治療都造成了

3、干擾。這些問題使HIFU應用的安全性、高效性受到影響，制約著HIFU的發(fā)展。因此，探索新的提高HIFU治療效率的方法非常必要。
　　研究目的：
　　1.改進HIFU臨床上治療良惡性實體腫瘤的方法，提高HIFU消融腫瘤的效率和安全性，探索HIFU“帽式”消融方法的可行性。
　　2.制備出一種載血卟啉單甲醚（ HMME）的聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）多功能造影劑（MBPLGA-HMME），檢測MBPLGA-HMME微球的基

4、本性質以及HMME包裹在PLGA微球上后，其性質改變情況。探討其集顯像與治療一體化的可行性。
　　研究方法：
　　1.將60只健康新西蘭白兔分A、B兩組，每組30只，A組根據(jù)采用功率的不同分為3個亞組A1（200 W,10只）、A2（250 W,10只）、A3（300 W,10只）；B組根據(jù)兩個輻照面的夾角不同分為B1（55°，10只）、B2（90°，10只）、B3（125°，10只），A、B組其余輻照參數(shù)及條件保持不變。分

5、別輻照兔肝組織。計算總輻照時間和超聲能量，觀察凝固性壞死體積大小、形態(tài)變化與輻照能量和夾角之間的關系。
　　2.采用雙乳化法制備出MBPLGA-HMME，對其粒徑、結構、形態(tài)、包封率和載藥率等性質進行檢測；采用體外成像觀察比較HMME藥物和MBPLGA-HMME微球超聲/光聲成像改變情況以及初步進行體內光聲成像觀察。
　　研究結果：
　　1. A1亞組未能形成連續(xù)的線狀壞死或均勻的壞死體，A2、A3亞組能形成連續(xù)線狀壞

6、死，并能組成大于輻照體積的均勻規(guī)則的橢球形壞死體，但A3亞組輻照能量過大，導致周圍臨近臟器出現(xiàn)了嚴重并發(fā)癥，所以選擇A2亞組的輻照參數(shù)繼續(xù)探討夾角對凝固性壞死體的影響；B1亞組凝固性壞死體積為（3907.85±565.53）mm3，沿近聲場形成的長軸與垂直于近聲場所形成的短軸之比為2.14±0.25；B2亞組凝固性壞死體積為（4431.49±721.36）mm3，其長/短軸比值為1.47±0.26；B3亞組產生的凝固性壞死大小為（372

7、9.46±1049.29）mm3，長/短軸比值為1.06±0.12，表明在保持輻照參數(shù)一致的情況下，隨著兩個面夾角的增大，其凝固性壞死體的長/短軸比值逐漸減小（P＜0.005），但凝固性壞死體積無明顯增大。
　　2.成功制備出MBPLGA-HMME納米微球，其外觀呈紅色粉末狀，復溶于雙蒸水后呈淡紅色懸液。光學顯微鏡觀察，MBPLGA-HMME微球呈球形，形態(tài)規(guī)則，大小均勻無聚集、粘連現(xiàn)象。激光共聚焦顯微鏡下可見MBPLGA-HMM

8、E呈紅色熒光，HMME均勻分布在微球上，光學顯微鏡和透射電鏡均可見MBPLGA-HMME呈球形，為殼核結構，外有一層明顯的黑色的殼膜，HHME主要分布于微球殼上。Malvern激光粒徑儀測得MBPLGA-HMME微球的平均粒徑為497.26±68.25nm。紫外分光光度儀測得MBPLGA-HMME和HMME溶液的特征性紫外吸收光譜均在401nm，未出現(xiàn)移位現(xiàn)象。體外光聲成像顯示，MBPLGA-HMME溶液濃度為408μmol/L，816

9、μmol/L，1632μmol/L的平均光聲信號強度分別為0.2009±0.0636，0.3789±0.0431，0.5380±0.0997；同樣濃度梯度下HMME溶液的平均光聲信號值分別為0.0738±0.0133，0.1137±0.0065，0.217±0.0270，組間和組內兩兩比較，結果有差異，但藥物性質基本未改變，其中MBPLGA-HMME微球能進行體外超聲成像。MBPLGA-HMME經靜脈注入荷瘤鼠體內后，能在腫瘤部位積累，

10、通過激光激發(fā)后，能進行體內光聲顯像。
　　研究結論：
　　1. HIFU“帽式”消融方法能有效疊加焦域外近聲場內部分能量，運用較少的輻照能量和時間，形成較大的凝固性壞死體，縮短了輻照時間，減少了能量的過度投放，可降低或減少副反應的發(fā)生。
　　2.本實驗成功制備載血卟啉單甲醚藥物的MBPLGA-HMME微球， HMME藥物水溶性得到改善，其基本的吸光性質得以保持，可行體內外超聲/光聲成像，為后續(xù)體外體內顯像及治療研究提供