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pHIFU介导载药声敏脂质体增强药物靶向释放应用机制实验研究
结题报告
批准号:
81471664
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
朱江
依托单位:
学科分类:
H2703.超声医学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
Brian E· O'Neill、王月兵、张培尊、谢建胜、熊莉、陈冉、魏洪芬、许立龙、马金莲
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中文摘要
由于高强度聚焦超声(HIFU)介导的载药微泡靶向治疗一般是利用超声波的热效应和空化效应,具有温度不易控制及易对周围正常组织造成损伤等缺点,本研究将完善具有专属性热效应和振动效应的脉冲式高强度聚焦超声(pHIFU)设备的软硬件,并构建一种新型声敏脂质体给药系统,通过调整DPPC与HSPC的配比,使其相变温度与pHIFU介导的热传递相匹配,通过控制pHIFU系统的工作状态,建立基于超声共振治疗的物理模型,使其能在药物靶向投送区域与脂质体作用并产生非线性共振效应,由此达到化疗药物能定点定量和安全有效投送的目的,并通过比较不同超声波强度所引发的热效应、空化效应和共振效应,分析应用可控的非线性共振效应在提高化疗药物在肿瘤部位的局部浓度,有效杀伤肿瘤组织和减少对正常细胞的伤害的效果,并通过实验揭示超声波介导靶向治疗的相关机制。
英文摘要
Drug loaded microbubbles targeted therapy mediated by high intensity focused ultrasound (HIFU) normally achieved by using thermal and cavitation effects, which had shortcomings such as non-temperature control and likely to cause damage to the surrounding normal tissues,etc. Our study designed a novel drug delivery system, called ultrasound sensitive liposomes. Through adjusting the ratio of DPPC and HSPC, the phase-transition temperature of liposomes matched the thermal transmission mediated by pHIFU. By controlling the working state of pHIFU system, beginning with interaction between ultrasonic and drug loaded ultrasound sensitive liposomes, according to the theories and experimental data of acoustics, material science and biomedicine, establishing the physical model based on ultrasonic resonance therapy, and revealing the action mechanism and law of ultrasonic by means of experiments, so that the drugs can be delivered to targeted spatiality and interacted with liposomes which resulted in the non-linear resonance effect. Thus,the goals that delivering chemotherapeutic drugs quantitatively, spatially, safely and effectively are accomplished.The project achieved accurate control of ultrasound sensitive liposomes'vibrational state in living tissues by regulating the intensity of ultrasonic. By comparing the thermal, cavitation and resonance effects initiatd by different ultrasonic intensities, and analyzing the rusults of non-linear resonance effect on enhancing the local concentration of chemotherapeutic drugs in tumor sites, effective killing of tumor tissues, reducing the damage to normal cells and systemic adverse reactions. Further study on related mechanisms of targeting therapy mediated by ultrasound.
pHIFU(脉冲式聚焦超声)具有聚焦性高、组织穿透力强、指向性好、可体外聚焦等优点,是一项具有临床转化潜能的可显著提高肿瘤细胞对药物反应性的无创技术。本项目首先进行自主研发球面自聚焦超声治疗仪超声波作用效应研究,研究超声波与生物组织作用时所产生的热效应和非线性振动效应,获得不同频率、强度、分布和作用周期的超声波与生物组织作用时所产生的温度变化规律,进行超声波生物效应研究和超声治疗剂量学研究,通过研制各类测试模块和建立计量测试系统,完成对超声波声场、强度的测量以及作用效果的观察和测试。构建一种新型声敏脂质体给药系统,通过调整DPPC与HSPC的配比,使其相变温度与pHIFU介导的热传递相匹配。我们的pHIFU探头频率为1.18MHz,能量设置为3w/cm2(0.21MPa),占空比20%,辐照时间3分钟,这样避免过高的超声能量和过强的微泡爆破力对细胞产生机械性损伤和热效应损伤,同时在一个治疗周期后,受pHIFU 辐照的细胞存活率为空白组的80%左右,研究结果表明pHIFU 可促进耐紫杉醇卵巢癌细胞的死亡及改变细胞的生长状态、降低耐紫杉醇卵巢癌细胞自噬激活,减弱自噬流。通过 Western Blot、共聚焦荧光显微镜、透射电镜等技术检测受 pHIFU 辐照和未受辐照的耐紫杉醇卵巢癌细胞自噬相关蛋白 LC3-II、Beclin1、Atg5的表达、自噬小泡的数量和形态,阐明 pHIFU 对激活耐药卵巢癌细胞自噬活性,比较与传统单药紫杉醇作用后细胞的存活率,pHIFU 引起的自噬活性受抑制后,耐紫杉醇卵巢癌细胞的对紫杉醇的敏感性增强,从另一个角度表明pHIFU 通过抑制自噬,促进耐药卵巢癌细胞的死亡;通过自噬相关基因 PCR 芯片,比较受 pHIFU 辐照和空白组的耐紫杉醇卵巢癌细胞自噬相关基因 mRNA 的表达变化,发现涉及自噬和凋亡相关基因有明细差异。进一步通过 qRT-PCR 验证,确定了相关通路及关键调控分子,实验证明pHIFU能在药物靶向投送区域与脂质体作用并产生非线性共振效应,由此达到化疗药物能定点定量和安全有效投送的目的,达到在提高化疗药物在肿瘤部位的局部浓度,有效杀伤肿瘤组织、逆转肿瘤耐药和减少对正常细胞的伤害的效果,并揭示超声波其治疗的相关机制。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Application of optical interferometry in focused acoustic field measurement
光学干涉技术在聚焦声场测量中的应用
DOI:10.1016/j.jsv.2018.04.023
发表时间:2018-07
期刊:Journal of Sound and Vibration
影响因子:4.7
作者:Yuebing Wang;Min Sun;Yonggang Cao;Jiang Zhu
通讯作者:Jiang Zhu
DOI:--
发表时间:2016
期刊:中华耳鼻咽喉头颈外科杂志
影响因子:--
作者:李强;赵博文;吕江红;寿金朵;徐海珊;许立龙;高力;张慕蕊;朱江
通讯作者:朱江
DOI:DOI: 10.1134/S1063771018060015
发表时间:2018
期刊:Acoustical Physics
影响因子:--
作者:Qian Chen;Yonggang Cao;Weili Yua;Yuebing Wang;Lidong Lua;Jiang Zhu
通讯作者:Jiang Zhu
DOI:--
发表时间:2017
期刊:中华耳鼻喉与头颈外科杂志.
影响因子:--
作者:杨黎明;李强;赵博文;吕江红;徐海珊;许立龙;李世岩;高力;朱江
通讯作者:朱江
Flexible MoS2-Embedded Human Serum Albumin Hollow Nanocapsules with Long Circulation Times and High Targeting Ability for Efficient Tumor Ablation
柔性MoS2包埋人血清白蛋白中空纳米胶囊,具有长循环时间和高靶向能力,可有效消融肿瘤
DOI:10.1002/adfm.201804081
发表时间:2018-11-07
期刊:ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
影响因子:19
作者:Xu, Chaoli;Teng, Zhaogang;Zhu, Jiang
通讯作者:Zhu, Jiang
HPV 11E7 调控嘧啶代谢促进 HPV 免疫逃逸和 肛门生殖器疣复发的机制研究
  • 批准号:
    Y24H110001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
基于期望传播的低精度量化线谱估计及检测问题研究
  • 批准号:
    62371420
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
载紫杉醇生物质基石墨烯纳米递送系统构建及超声响应下对耐药性卵巢癌治疗机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
HPV11E7调控花生四烯酸代谢促进病毒免疫逃逸的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
生物质基超疏水石墨烯仿生构筑及对紫杉醇的吸附和超声响应下可控释放
  • 批准号:
    LZ22H180001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
面向车载毫米波雷达的多目标状态估计与追踪算法设计
  • 批准号:
    LY22F010009
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
基于去网格化变分贝叶斯方法的低精度量化线谱估计问题研究
  • 批准号:
    61901415
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
超声响应的载紫杉醇纳米粒抑制自噬逆转卵巢癌耐药机制研究
  • 批准号:
    81974470
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
HPVE7通过调控IFI16炎症小体抑制细胞焦亡及其机制研究
  • 批准号:
    LQ19H190002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    朱江
  • 依托单位:
国内基金
海外基金