精确、无创、按需和成像可监测的药物递送是肿瘤治疗非常需要的。这方面的最新突破是利用载药微泡（MB）和超声（US）触发的药物输送，为解决这一关键的未满足需求提供了一种有前途的解决方案。这种方法独特地结合了诊断成像的优势和远程靶向药物输送的能力。在超声场中，载药的 MB 发生称为空化的体积振荡，导致相邻细胞中的细胞膜透化，从而增强药物递送。此外，空化是响应 US 超声处理而从这些微泡中受控释放药物有效载荷的触发因素。必须承认的是，大多数报道的研究表明，有效载荷的组成会显著影响载药 MB 对 MB 外壳的声学特性 。利用这些独特的声学特性和与包含各种类型表面药物分布的载药 MB 相关的药物释放行为，有可能实现对其行为的精确控制，从而扩大它们在医疗应用领域的适用性。
越来越多的研究人员探索了MB作为多种治疗剂载体的潜力，包括低分子量药物、纳米颗粒和核酸 。然而，本研究的重点是将阿霉素（Dox）（一种已知具有严重心脏毒性的化疗药物）作为 MB shell 的有效载荷。将 Dox 整合到 MB 中，以及 US 激发，有望显着减少 Dox 的相关副作用，从而提高其治疗效果。在我们之前的研究中，我们成功开发了一种新型 MB 制剂，该制剂允许通过精确调节 MB 壳内的脂质成分将 Dox 直接加载到 MB上，无需对 Dox 分子本身进行进一步修饰 。虽然可以增加 Dox 有效载荷，但关于 Dox 有效载荷与 MB 表现出的空化行为之间的关系的信息有限。此外，在应用 Dox 加载的MB之前，必须彻底描述 Dox 的发布行为。
载药MB的有效性已通过大量体外和体内研究得到广泛验证。通常假设，当受到 US 暴露时，MB会在本地释放其有效载荷。以前的研究试图观察载药MB的瞬时药物释放行为，主要可分为两种模式：“雾状释放”和“囊泡释放”。Eisenbrey 等报道，负载 Dox 的聚合物 MB 破裂，导致含药片段在 200-400 nm 范围内，这可能是由于壳的声波破裂。此外，Luan 等人和 Lajoinie 等人采用高速荧光成像研究了美国暴露下的脂质壳 MBs（无纳米颗粒）。他们的研究揭示了 MBS 空化过程中气芯中释放出 MBS 壳脂质。这些释放的脂质随后被从 MB 所在的膜中运输出去，由非球形振荡 MB 周围产生的声波微流推动。对载有脂质体的 MB 进行了类似的观察。据推测，在振荡 MB 周围产生的微流通过对流增强了释放药物的混合，从而促进了药物输送。Cock 等人和 Roovers 等人最近的研究表明，载药的 MB 可以在 US超声处理后将纳米颗粒直接打印到细胞膜上。这种现象仅在纳米颗粒物理附着在 MB表面时发生，导致高度局部的药物递送。然而，对理解药物释放过程的潜在机制和释放药物的特征的关注有限，这主要是由于在观察策略中依赖光学成像。因此，深入研究药物释放现象的复杂性以及药物分布在 MB 壳上的作用仍然势在必行。
载药 MBs 释放有效载荷的特性对增强细胞摄取也起着至关重要的作用。例如，像 Dox 这样的游离药物表现出快速的细胞摄取 ，而其脂质体对应物 Doxil 具有延长循环的属性。这种区别突出了含药物的胶束/脂质体和游离药物之间固有的细胞和药代动力学差异。此外，有必要使用各种声学参数（例如声压、周期、脉冲重复间隔和持续时间）来揭示载药 MB 释放的有效载荷的组成。这些发现强调了药物释放机制与所得片段种类的特征之间的多方面相互作用 。
在这项研究中，我们旨在弥合在 US 超声处理下控制载药 MBs 释放药物的物理因素和有效载荷属性的现有知识差距。具体来说，我们研究了药物表面分布、声压（100-550 kPa）、US 脉冲持续时间（10、100 或 1000个周期）和 US 超声处理持续时间（1、4、10 分钟）等因素对空化行为和药物释放的影响。由于MB空化事件在纳秒时间尺度上发生，因此我们采用实时被动空化检测来深入了解 MB 的空化活动。此外，柱色谱和冷冻电子显微镜 （cryo-EM）用于评估释放的有效载荷的特性并可视化其结构属性。通过合并这些方法，我们了解了控制药物释放的机制，包括有效载荷分布、声压和脉冲持续时间对这种现象的影响。此外，我们比较了均匀负载的 MB和簇负载的MB，以增强我们对负载药物 MBs介导的药物递送的理解。
南京星叶生物自主研发了US-Star超声微泡造影剂系列，其中就包括多种靶向微泡，例如标记c(RGDfk)的Labeler R、标记链霉亲和素的Labeler S、标记生物素的LabelerB等。