Hollow PLGA Nanoparticles Prepared by Emulsification–Diffusion as Nanoscale Ultrasound Contrast Agents
本研究通过乳化-扩散法成功优化了中空生物可降解 PLGA 纳米颗粒的制备，使其实现了纳米级尺寸（~306 nm）并增强了体外超声显影性能，尽管仍需进一步的体内验证，但使其成为了极具前景的肿瘤靶向超声造影剂候选材料。
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超声成像技术因其安全、便携且避免了 X 射线辐射风险，已成为现代医学中的重要手段。它的工作原理是向体内发送声波，并监听从不同组织反射回来的回声。然而，如果物理特性过于相似，声波往往难以区分健康组织与肿瘤，从而导致图像模糊。为了解决这个问题，医疗专业人员使用对比剂，即一种充满气体的微小气泡，它们能比组织更强烈地反射声波。这些气泡能让血管和炎症在屏幕上闪闪发光。问题在于，目前临床使用的气泡体积太大，无法离开血流并到达肿瘤内部坚实、致密的组织。它们会卡在血管中，限制了其在诊断深层癌症方面的用途。科学家们长期以来一直寻求一种方法，将这些气泡缩小到纳米级，以便它们能够穿过肿瘤血管之间的缝隙，但制造出如此微小的物体通常会使其变得过于“安静”，以至于超声机无法听到它们。
来自墨西哥国立自治大学和科利马大学的一个研究小组致力于开发一种新型微小颗粒，以解决这种尺寸与声音之间的矛盾。他们专注于利用一种名为 PLGA 的生物可降解塑料构建空心球体，这种材料在医学领域已被广泛使用，因为人体可以安全地将其分解。目标是制造出一种足够小的颗粒以进入肿瘤组织，但内部又保留一个空腔，使其能像较大的气泡一样发出响亮的回声。为了实现这一目标，他们使用了一种将塑料溶液与水混合，然后让溶剂蒸发，最后留下塑料的方法。为了确保颗粒是空心的，他们在其中加入了少量的樟脑——这是一种在加热时能直接从固体变为气体的蜡质物质，从而留下一个空隙。研究人员需要找到成分比例和搅拌速度之间的完美平衡，以确保这些颗粒的大小一致且有效，因此他们通过系统性的实验设计测试了几十种变化方案。
该团队发现，颗粒的大小和声音质量很大程度上取决于他们混合溶液的速度以及添加了多少稳定剂来防止颗粒聚集。通过仔细调整这些因素，他们制造出了直径约为 3로 306 纳米的空心纳米颗粒，这个尺寸足以让其潜在地在血管外移动。当他们在实验室环境下使用一种模拟人体组织的凝胶进行测试时，这些空心颗粒的表现明显优于相同尺寸的实心塑料颗粒。空心颗粒使超声图像的亮度增加了近 24%，而实心颗粒仅增加了约 15%。这一差异证实了颗粒内部的空隙是产生更强回声的原因，证明了内部结构与尺寸同样重要。
为了确保颗粒确实是空心的，而不仅仅是充满了气体或液体，研究人员利用热传感器和电子显微镜对它们进行了分析。热分析显示，用于制造孔洞的樟脑在颗粒干燥后已完全消失，这表明空隙确实是空的。显微镜显示颗粒呈球形，尽管空心颗粒的表面纹理比实心颗粒略显粗糙。虽然这项研究没有使用活体动物或患者，但在实验室环境下的结果是明确的：空心设计确实有效。研究人员指出，尽管这些颗粒展现出了巨大的潜力，但它们的内部结构仍需通过更直接的成像技术进行确认，且它们在生物体内的表现仍有待观察。尽管如此，这项工作展示了一条创建新一代超声造影剂的可行路径，使这些工具能够探测到目前工具无法触及的肿瘤内部。
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