圖1微泡結(jié)構(gòu)示意圖

Figure 1 Structure of Microbubbles

Figure 2. Characterization of USphereTM. Left:TEM (Cryo-TEM); Right: size distribution (Multisizer3,USP compliant)

                                                                                                       表1常見商用超聲造影及對比表
                                                               Table1 Comparisons of Commercialized ultra-sound contrast agents                                                                                                              

                                             

                                     

圖3USphereTM在水溶液中的懸浮性圖片                                                       圖4 USphereTM與SonoVueTM的體內(nèi)循環(huán)時間比較。  SonoVueTM 180s；USphereTM540s．

Figure 3 USphereTM in aqueous suspension                                                                      Figure 4. Comparison of in vivo circulation time with SonoVueTM

三、 產(chǎn)品種類與應(yīng)用

產(chǎn)品1．Prime
       Prime是最基本的臨床前動物超聲微泡造影劑類型，是針對小動物超聲成像設(shè)計的優(yōu)良微氣泡造影劑。由于其擁有粒徑小、濃度高、穩(wěn)定性佳的特性，且共振頻率覆蓋1-40MHz，適用于高解析度超聲設(shè)備（如Vevo2100，Braco系統(tǒng)等），以及大部分市售醫(yī)用超聲系統(tǒng)。Prime可以提供優(yōu)異的對比影像，在基礎(chǔ)研究中適用范圍廣泛。
       Prime 最基本的應(yīng)用為檢測血液灌流（如圖5）、檢測微循環(huán)、輔助計算血流、心肌灌注等高靈敏度需求的診斷過程。使用微氣泡造影劑可提升深層組織的回散信號強度，進而有效延伸超聲波系統(tǒng)的成像深度。

圖5使用USphereTM小鼠腹部血液灌流檢測結(jié)果（Vevo2100小動物超聲成像儀）

Figure 5. Detection of blood perfusion of the mice abdomen

圖6  以Vevo2100高頻超聲波影像系統(tǒng)配合Prime于小鼠腿部腫瘤內(nèi)血液灌流檢測
Figure 6 Mice tumor blood perfusion with Prime in Vevo 2100

（3）其他
           新藥開發(fā)、輔助肝硬化診斷、肝組織射頻燒灼術(shù)范圍偵測、超聲波系統(tǒng)演算法開發(fā)。由于微泡可與超聲波協(xié)同作用后可刺激細(xì)胞增加通透性、促進藥物釋放。微泡還可用于工業(yè)聲場量測量（acousticfield measurements）等。


產(chǎn)品2．Tracer
       Tracer產(chǎn)品主要是在Prime上額外偶聯(lián)螢光物質(zhì)（fluorescent agent），使微氣泡除了可以用作超聲造影劑以外，亦可以應(yīng)用于熒光檢測。常見的用途包含：
       （1）藥物動力學(xué)研究
          將熒光物質(zhì)視為model drug，在熒光下觀察微氣泡的藥物動力學(xué)。圖7為在小鼠window chamber模型下觀測Tracer隨血液動力學(xué)與分布。

圖7在Window Chamber Model注射Tracer，觀察藥物動力學(xué)
Figure 7 Pharmacokinetic Analysis of Tracer in Mice Window Chamber Model

       （2）超聲波驅(qū)動藥物釋放監(jiān)測
          同樣將熒光物質(zhì)視為model drug，配合超聲波的驅(qū)動，觀察超聲波釋放微氣泡內(nèi)藥物的情形，亦可初步評估藥物治療情況。圖8為小鼠經(jīng)超聲波驅(qū)動Tracer釋放螢光物質(zhì)后，以IVIS（PerkinElmer）系統(tǒng)顯示：右側(cè)施打超聲波的小鼠腿部有熒光訊號累積的現(xiàn)象。

圖8以IVIS追蹤超聲波驅(qū)動藥物釋放
Figure 8 Ultrasound driven drug (tracer) delivery and release in vivo

       （3）細(xì)胞藥物釋放研究
          于細(xì)胞實驗研究超聲波驅(qū)動藥物釋放的情形（如圖9）。

圖9  細(xì)胞中以超聲波驅(qū)動Tracer釋放熒光物質(zhì)
Figure 9 Ultrasound driven drug (tracer) delivery and release in vitro

產(chǎn)品3．Deliver
       Deliver 產(chǎn)品主要是在Prime上負(fù)載臨床上化*用藥doxorubicin（DOX）的載藥微氣泡，使微氣泡除了可作為超聲造影劑以外，同時可達到超聲波驅(qū)動的藥物釋放和治療腫瘤的目的。Deliver較大優(yōu)勢在于注入活體內(nèi)后，能先利用微氣泡的顯影功能在超聲波影像上呈現(xiàn)腫瘤的位置，接著通過在目標(biāo)位置加強超聲波可驅(qū)動Deliver內(nèi)藥物在靶向部位大量釋放，達到腫瘤局部化*的功效。圖10顯示骨肉瘤上利用Deliver的治療結(jié)果：，在治療后第五天可以利用超聲波顯影劑觀察到腫瘤出現(xiàn)壞死（necrosis）。

圖10  左圖為Deliver的熒光顯微鏡圖像；右圖為利用超聲波驅(qū)動Deliver釋放DOX進行治療，可以觀察到在治療后第五天腫瘤內(nèi)部出現(xiàn)壞死

Figure 10 Left:Fluorescence microscopy image of deliver; Right: Tumor necrosis on day 5 after injection of Deliver.

產(chǎn)品4．Labeler
       Labeler產(chǎn)品則是在Prime的殼層上修飾生物*分子（biotin molecules］或卵白素（avidin），使用者能鍵結(jié)上抗體，使微氣泡具專一性吸附能力之能力，能針對特殊位置進行專一性超聲波造影。圖11是在Labeler 上修飾anti-VEGFR2 antibody，可以觀察到微氣泡專一性的吸附于大量表達該抗體的癌細(xì)胞上。

圖11  在Labeler 上修飾 anti-VEGFR2 antibody，使微氣泡能大量且專一性的吸附于表達該抗體受體的癌細(xì)胞上

Figure 11 anti-VEGFR2 antibody labelled Labeler applied to targeting VEGF positive cancer cells

產(chǎn)品5．Trans＋
       Trans＋產(chǎn)品是在Prime的殼層材料上加入帶正電磷脂質(zhì)材料，使微氣泡殼層帶有正電，使用者能以簡單的電性吸附原理，將帶負(fù)電的基因片段（DNA／RNA）吸附于微氣泡殼層上；再由超聲波驅(qū)動達到基因遞送及基因轉(zhuǎn)染（gene transfection）的功效。

圖12   在Trans＋上吸附可以表達熒光的DNA，利用超聲波驅(qū)動基因釋放與轉(zhuǎn)染后可見轉(zhuǎn)染后的C6腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞均勻表達熒光

Figure 12 Full size Turbo Green absorbed Trans+ targeted to C6 glioma cells followed by the expression of turbo green

四、 目前已開展的應(yīng)用研究
五、 文獻列表
1.S.T. Kang et al., "A Maleimide-Based In-Vitro Model for Ultrasound Targeted Imaging," Ultrasonics Sonochemistry, vol. 18, 2011.
2.C.H.Wang et al.,"Aptamer-Conjugated Nanobubbles for Targeted Ultrasound Molecular Imaging," Langmuir, vol. 27,2011.
3. S.T.Kang et al., "Intracellular Acoustic Droplet Vaporization in a Single Peritoneal Macrophage for Drug Delivery Applications,"Langmuir,vol.27,2011.
4.C.H.Wang et al., "Aptamer-Conjugated and Drug-Loaded Acoustic Droplets for Ultrasound Theranosis," Biomaterials, vol.33,2012.
5.S.T.Kang et al., "Ultrasound Microbubble Contrast Agents for Diagnostic and Therapeutic Applications: Current Status and Future Design," Chang Gung Medical Journal, vol. 35, 2012.
6.C.Y.Ting et al., "Concurrent Blood-Brain Barrier Opening and Local Drug Delivery Using Drug-Carrying Microbubbles and Focused Ultrasound for Brain Glioma Treatment," Biomaterials, vol. 33,2012.
7.P. Chonpathompikunlert et al., "Redox Nanoparticle Treatment Protects Against Neurological Deficit in Focused Ultrasound-Induced Intracerebral Hemorrhage," Nanomedicine, vol. 7,2012.
8.C. H. Fan et al., "Detection of Intracerebral Hemorrhage and Transient Blood-Supply Shortage in Focused-Ultrasound-Induced Blood-Brain-Barrier Disruption by Ultrasound Imaging," Ultrasound in Medicine and Biology, vol. 38,2012.
9.C.H.Wang et al., "Superparamagnetic Iron Oxide and Drug Complex-Embedded Acoustic Droplets for Ultrasound Targeted Theranosis," Biomaterials, vol. 34, 2013.
10. C.H. Fan et al., "Antiangiogenic-Targeting Drug-Loaded Microbubbles Combined With Focused Ultrasound for Glioma Treatment," Biomaterials, vol.34, 2013.
11.C.H.Fan et al., "SPIO-Conjugated, Doxorubicin-Loaded Microbubbles for Concurrent MRI and Focused-Ultrasound Enhanced Brain-Tumor Drug Delivery," Biomaterials, vol. 34, 2013.
12.S.L.Peng et al., "Using Microbubbles as an MRI Contrast Agent for the Measurement of Cerebral Blood Volume," NMR in BioMedicine, doi: 10.1002/nbm.2988.NEW!