导语：面对肿瘤对人类生命的威胁，科学家研制出许多药物，可是却没有达到理想的效果。可能不只是药物本身的原因，药物传递过程对药效的发挥也有一定影响。本篇博文介绍了超声波激发的泡泡是如何传递药物，提高药效的。
关键词：超声波，肿瘤药物，药物释放
纳米粒子：微小但对癌症却是致命的。图片来源：Shutterstock
尽管在新药研发和生物科技方面人类取得了无与伦比的进展，但癌症仍旧是全世界范围内致死的主因之一。
许多情况下，问题不是出在药物本身而是人们在将药物成功运送到肿瘤病灶时遇到了困难。在健康组织中，有规则结构的血管向细胞提供氧气和营养以使细胞稳定地分裂生长。但是在肿瘤组织中细胞分裂生长是以不受约束的方式进行的，会生成混乱的血管结构，而且组织中的一些区域会没有或只有很少的血液供应。
这意味着当药物通过口服或注射进入血液后不能到达肿瘤所在的所有部位，因此治疗后肿瘤复发的可能还是很高。而且，许多肿瘤中的压力会阻止从血液中吸收药物，也就是说只有非常少的一部分药物会抵达肿瘤病灶。而剩余的药物会在人体内循环最终被健康组织吸收，经常就会产生人们难以忍受的副作用。
牛津生物医学工程院(Oxford Institute of Biomedical Engineering )的一个主要研究目标就是开发出新方法来克服各种障碍传递抗癌药物。提到大的建筑项目时人们常会想起工程师，我们也和他们一样采用应用科学和问题导向相结合的方式进行研究。
构建纳米粒子
要解决这个问题我们面临着巨大挑战。首先，我们需要包裹药物或使它们在达到肿瘤之前处于未激活状态，从而阻止它们与健康组织发生作用。然后，我们需要找到一种能够最大程度将药物传递给肿瘤组织的途径。
第三，我们需要一种让药物到达肿瘤内后才释放的机制。第四，我们需要确保释放的药物在肿瘤组织均匀扩散。最后，我们需要能在体外监控治疗情况。
与肿瘤斗争。图片来源：Shutterstock
我们的团队开发出了一系列用于制造小颗粒技术。我们可以在这些小颗粒中精确植入药物。我们还尝试了多种使粒子释放药物的方法，包括使用了在肿瘤中对pH变化敏感的材料和在加热状态或相变（从固体变为液体或从液体变为气体）中会分解的材料。
但是促使药物释放的最常用的一种方法就是向粒子发射超声波振动。超声波被广泛用于成像技术，也可以在体外使用。而且与光和热不同的是超声波可以聚焦于一处产生高效定位效应。
为了制造出能对超声应答的粒子，我们在粒子中充入易蒸发的气体或液体。当这种气体或液体接触到超声波时，它就会迅速膨胀并将药物从粒子中释放。
超声激活的泡泡
这个过程产生的大量气泡或汽泡对药物传递也有其它益处。超声产生的泡泡的运动有助于使药物脱离血管深入周围的肿瘤。我们已经证明了这些泡泡能够深入肿瘤组织，其深度是普通扩散方式的四倍，这足以使药物在肿瘤组织中均匀分散。
也有研究表明微气泡和超声可以促进药物渗透入肿瘤细胞，从而加速药物与肿瘤的作用并杀死肿瘤细胞。微气泡的运动产生的次级超声信号在体外可以探测得到。这意味着我们可以持续观察这些粒子的位置和活性，获得治疗过程中的实时反馈。
在未来的五年我们的目标是将这些研究进展应用于临床。这项工作重点在于促进四类抗肿瘤药物的传递。这四类药物是根据机理进行分类的，即直接作用于DNA的药物、干扰DNA合成的药物、抗有丝分裂的药物、基于肿瘤生物学机制的药物，他们具有巨大的应用前景但是目前很难进入肿瘤组织或有让人不能接受的副作用。通过结合我们所知的药物包封知识和超声及冲击波的应用，我们希望能制得更有效的药物，使其可以直达肿瘤病灶，并通过高级成像技术对该药物进行监测。
关于作者：Eleanor Stride是牛津大学工程科学的教授
（翻译：杜青； 审校： 傅斓）
原文链接：
https://theconversation.com/ultrasound-activated-bubbles-could-help-make-cancer-drugs-more-effective-and-less-nasty-42201
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