摘要
作为药物和基因传递系统的脂质体在大多数药物中起到重要的作用。近来，在超声控制药物释放和超声增强药物传递系统中，脂质体用来包裹气体和药物。通过不同的方法制备可发生回声脂质体，包括冻干，高压，生物素-抗生物素蛋白结合。目前，超声控制释放药物和用于基因传递的脂质体体外主要应用于心脏病，中风和癌症的。这些传递系统应用于临床还需要全面的了解，提高物理性质以避免体内快的清除，还有可能的副作用，包括使用的超声。本文献的目的是在超声增强脂质体和基因传递的研究领域为研究者提供研究方向。 关键字：脂质体；超声；药物传递；基因传递；气体；氧化亚氮
1. 引言
药物到达病变部位的有效的传递很大程度上取决于药物足够的局部浓度和足量药物跨过内皮细胞的转运。脂质体药物传递系统已被证实有增加体内特殊病变部位药物剂量的作用[1-4].基于超声的方法是通过增加药物跨细胞膜或内皮屏障的作用来提高药物或者基因的传递[5-9].
应用适当的参数,超声能形成空腔, 它是一个气体空泡成核,生长,震动的过程.空腔形成包括快速生长和气泡的破裂(惰性空腔)或者气泡持久的震荡(稳定的空腔).两种形式的空泡可以对组织产生较强的物理-化学或生物效应[5].尤其是,空腔气泡的破裂导致冲击波或者高速的微喷射流,它们可以击穿细胞和组织的细胞膜,从而来提高药物的转运.由于体内缺少内源性气体，血液和组织组成的环境很难诱导惰性空腔，除非处于超声剧烈震荡和与之相关的负压的条件下[10].然而, 剧烈震荡可能会破坏细胞和组织,因此需要引起注意。先前已有的空化核，一种pgl3超声造影剂，能降低形成空腔的阈值。在超声造影剂存在的条件下，较低能量的超声就可以使药物或者基因方便的到达许多种细胞，如鼠的成纤维细胞，软骨细胞[11], 中国仓鼠卵巢细胞[12],人癌细胞HeLa, NIH/3T3C127I [13,14], 前列腺癌细胞DU145[7],还有许多组织比如肌肉[15-18],肝脏[19,20],肺[19], 脉管系统[19,21-23],大脑,和肿瘤部位[8,24-26].
超声造影剂一般由微气泡组成,这种微气泡由表面活性剂来稳定[27,28].经常使用的表面活性剂包括血清白蛋白, 聚合物, 磷脂[29].当
用磷脂作为气体稳定剂,两种结构中的一种是典型要的: 在气泡的表面有脂质单层,或者包含气体的脂质体(回声脂质体)[30-32].当用于增强超声易化药物和基因传递时, 回声脂质体具有以下特点:
1) 回声脂质体与普通脂质体有着相似的载药量.
2) 包裹着制剂的回声脂质体可与抗体结合,靶向到特殊的病变部位,形成局部高浓度并降低系统毒性.
3) 可以控制内容物的释放速率。使用单个的高振幅的超声脉冲可以达到快速释放，用一系列的低振幅的脉冲可以达到缓释释放，或者两者结合使用。这些选择有些情况下特别使用，比如有时要提高局部浓度达到水平并且使其保持一段时间。
4) 超声激发气泡破裂引起的空腔可以增加不同粒径的分子对细胞和组织的渗透性，因此可以促进药物或基因向细胞和组织转运。
5) 回声脂质体的超声反射可以引导药物和基因的传递。
2.回声脂质体概述
脂质体是一种自发形成的脂质双分子层，内部是从大量水相中分离出来的亲水的小室（图1）[33].与脂质单分子层结构相比，脂质体的特点就是可以延伸，两面性和分开的亲水和疏
水区域。脂质双分子层的亲水基朝向水相（内部和外部），两个脂质层的疏水基相互靠近，形成了膜的内核。脂质体作为药物传递系统的特别之处就是它能同时包裹水溶性和水不溶性物质。水溶性物质被包裹在水相内核，水不溶性或油溶性疏水药物包在脂质双分子层中[34]。由于脂质体可以是阳性的（在处方中加入阳离子脂质），它们可以载大量的不需要特别生产或处理过程的DNA，并且有较低的免疫反应在基因传递中[35,36]。由于高稳定性，提高生物分布和在血液中的最优循环性，有些脂质体处方已被FDA认证[4]（表1）。
脂质制剂最初被修饰形成气体包囊作为靶向造影剂用于超声成像增强剂[38-42].这些制剂被命名为回声脂质体（见图2和表2）.据推测，当气体被包裹在脂质体内，由于热力学原因，表现出像疏水药物一样位于脂质双分子层的两个单分子之间或者作为单分子包裹的气泡在脂质体的水相隔室中[43]. 回声脂质体保留了普通脂质体的特性因此可以共同包裹气体和药物或者基因作为药物和基因的传递体[44-46]。最新证据表明气体微囊的稳定性很大程度上取决于包裹的气
体和脂质壳的性质[47]比如气体跨过脂质壳的扩散速度[48,49]，脂质层的厚度和微泡的粒径[50,51],和人血清和血清蛋白的存在[52].
图1.脂质体的脂质双分子层示意图。
根据制备方法，三种基本的回声脂质体结构已被研究（图2和表2）.第一种回声脂质体有两个室，正如前面提到的。小室中含有气体并用单层与大室分开，大室中含有水相（图2A）。这一结构可通过低压冻干法制备[32,38]或者高压冷冻法。第二种结构也称为囊泡脂质体，有单分子层包裹的气体囊泡在脂质体的水相中[53](图2B)。囊泡脂质体是基于通过相转变蒸发的方法制备的PEG修饰的脂质体（PEG-脂质体）；PEG-脂质体放在充有高压全
氟丙烷气体的管形瓶中，然后用超声仪进行超声[46].第三种结构是普通脂质体通过生物素-抗生物素蛋白键共价接合到稳定的气体囊泡上，形成一种复合物[45](图2C).
低压冻干法制备回声脂质体包括脂质体在甘露醇存在条件下的冷冻干燥 [32]，使其产生两个室。小室包含气体并用脂质体的单层与大室分开，大室含有水相。用这种方法制备时，在冷冻和升华干燥步骤中包含一些没有冷冻保护作用或者容易结晶的溶质（如甘露醇）是很重要的。甘露醇的重要功能是引起双分子层破裂并使破裂的脂质体最大程度的暴露于空气中[47].
Huang等人介绍的高压冷冻技术产生相同结构的回声脂质体。在这一方法中，通过增加气体的压力产生一个过饱和水相，然后进行冷冻操作，这样导致气体和溶质分子浓缩，对包囊是有利的[43].由于气体低的溶解度，传统的制备脂质体的过程都无法包裹气体。通过加压来增加气体的包裹可以用Henry方程解释。因为大多数气体的溶解度很低，脂质体包裹气体需要增加气体在水溶液中的数量。根据Henry方程，气体的溶解度与液体上方气体的压力成正相关。当气体的压力比周围温度对应的平衡饱和气压值低，相当，或者高时，溶液被称为不饱和，饱和或者过饱和。因此，随着压力增加，溶液中气体分子的浓度也增加。随
后的冻干步骤可能有两个目的，增加溶解气体的局部浓度和大量气体中小块核的形成。这一步骤不仅将空气包裹而且也将溶解于水相中的药物一起包裹[54]。
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