脂质体诱发声孔效应在基因治疗及药物传递中有重要应用前景。本项目将探索超声介导脂质体诱发细胞声孔效应的机理。基于超声辐射力及声空化理论建立脂质体诱发声孔效应的理论模型,以解释在聚焦超声作用下脂质体与细胞相互作用而引起的内吞及细胞膜融合现象;在此理论模型基础上,进一步优化超声激励方式及激励参数(频率、时间及声强)以提高细胞膜通透性。在微观机制研究中,我们拟采用电压钳技术检测超声激励时脂质体作用细胞时单个细胞的膜电流变化,利用电生理特性研究细胞膜可修复声孔效应的微观机制,深入理解超声作用参数对可修复及不可修复声孔效应的影响。本项目的另一目标是拟采用化学共价键方式设计微气泡与脂质体的复合载体,利用微气泡产生的声空化效应进一步增强细胞膜通透性,提高脂质体的超声释药效率。
sonoporation;ultrasonic radiation force;acoustic cavitation;liposome;voltage clamp technique
在基金的资助下,我们完成了项目的预定计划,进行了以下几个方面工作的研究(1)基于声空化理论,研究了声孔效应与空化剂量的关系;理论及实验研究了微气泡在低声压(0.05MPa-0.3MPa)作用下微气泡产生的微声流及剪切应用对MCF7细胞产生的声孔效应。(2)基于建立的粘附微气泡振动模型方程,讨论较高的造影剂样品浓度下,气泡和气泡之间的相互作用,以及整体散射信号产生的变化。(3)结合微气泡非线性振动方程研究了微气泡的次谐波及超谐波,并探讨了它们在超声药物传递及血压无损测量中的应用。(4) 建立了电压钳测量系统,有关声孔效应的细胞膜电流变化实验仍在进行中。(5)对脂质体及微气泡的制作有较大进展,为进一步深入研究磁性/超声双模态造影剂在超声药物传递中应用打下了坚定的基础。项目进行中,我们根据国际研究动态增加了声学二极管、聚焦超声对组织损伤等内容。利用声学超常材料及微气泡制作了世界第一个声学二极管,迅速引起了学术界的广泛关注;在组织损伤研究中提出了活体治疗模型,在临床治疗中有重要的应用价值。自2010-2012,本项目已发表SCI论文12篇,已接收待发表的SCI论文2篇,已发表EI论文1篇,待发表的EI论文1篇;已授权发明专利2项,实用新型专利1项,申请发明专利1项;培养3名博士及2名硕士研究生。出站博士后1人(2012年11月出站),在站博士后(2人)。