产品简介

USphereTM bubble contrast agent系 临床前动物超声微泡造影剂（仅供科研用途），经静脉注射后，可增强血液中的超声信号，达到增强心血管疾病诊断或肿瘤检测等目的。本超声造影剂以十氟丁烷（C4F10）气体为核心气体，外部以磷脂质（Phospholipids）材料作为壳层的单层膜微气泡（Microbubble）。

图1微泡结构示意图

Figure 1 Structure of Microbubbles

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

                                                                                                       表1常见商用超声造影及对比表
                                                               Table1 Comparisons of Commercialized ultra-sound contrast agents                                                                                                              

                                             

                                     

图3USphereTM在水溶液中的悬浮性图片                                                       图4 USphereTM与SonoVueTM的体内循环时间比较。  SonoVueTM 180s；USphereTM540s．

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

三、 产品种类与应用

产品1．Prime
       Prime是最基本的临床前动物超声微泡造影剂类型，是针对小动物超声成像设计的优良微气泡造影剂。由于其拥有粒径小、浓度高、稳定性佳的特性，且共振频率覆盖1-40MHz，适用于高解析度超声设备（如Vevo2100，Braco系统等），以及大部分市售医用超声系统。Prime可以提供优异的对比影像，在基础研究中适用范围广泛。
       Prime 最基本的应用为检测血液灌流（如图5）、检测微循环、辅助计算血流、心肌灌注等高灵敏度需求的诊断过程。使用微气泡造影剂可提升深层组织的回散信号强度，进而有效延伸超声波系统的成像深度。

图5使用USphereTM小鼠腹部血液灌流检测结果（Vevo2100小动物超声成像仪）

Figure 5. Detection of blood perfusion of the mice abdomen

图6  以Vevo2100高频超声波影像系统配合Prime于小鼠腿部肿瘤内血液灌流检测
Figure 6 Mice tumor blood perfusion with Prime in Vevo 2100

（3）其他
           新药开发、辅助肝硬化诊断、肝组织射频烧灼术范围侦测、超声波系统演算法开发。由于微泡可与超声波协同作用后可刺激细胞增加通透性、促进药物释放。微泡还可用于工业声场量测量（acousticfield measurements）等。


产品2．Tracer
       Tracer产品主要是在Prime上额外偶联萤光物质（fluorescent agent），使微气泡除了可以用作超声造影剂以外，亦可以应用于荧光检测。常见的用途包含：
       （1）药物动力学研究
          将荧光物质视为model drug，在荧光下观察微气泡的药物动力学。图7为在小鼠window chamber模型下观测Tracer随血液动力学与分布。

图7在Window Chamber Model注射Tracer，观察药物动力学
Figure 7 Pharmacokinetic Analysis of Tracer in Mice Window Chamber Model

       （2）超声波驱动药物释放监测
          同样将荧光物质视为model drug，配合超声波的驱动，观察超声波释放微气泡内药物的情形，亦可初步评估药物治疗情况。图8为小鼠经超声波驱动Tracer释放萤光物质后，以IVIS（PerkinElmer）系统显示：右侧施打超声波的小鼠腿部有荧光讯号累积的现象。

图8以IVIS追踪超声波驱动药物释放
Figure 8 Ultrasound driven drug (tracer) delivery and release in vivo

       （3）细胞药物释放研究
          于细胞实验研究超声波驱动药物释放的情形（如图9）。

图9  细胞中以超声波驱动Tracer释放荧光物质
Figure 9 Ultrasound driven drug (tracer) delivery and release in vitro

产品3．Deliver
       Deliver 产品主要是在Prime上负载临床上化*用药doxorubicin（DOX）的载药微气泡，使微气泡除了可作为超声造影剂以外，同时可达到超声波驱动的药物释放和治疗肿瘤的目的。Deliver较大优势在于注入活体内后，能先利用微气泡的显影功能在超声波影像上呈现肿瘤的位置，接着通过在目标位置加强超声波可驱动Deliver内药物在靶向部位大量释放，达到肿瘤局部化*的功效。图10显示骨肉瘤上利用Deliver的治疗结果：，在治疗后第五天可以利用超声波显影剂观察到肿瘤出现坏死（necrosis）。

图10  左图为Deliver的荧光显微镜图像；右图为利用超声波驱动Deliver释放DOX进行治疗，可以观察到在治疗后第五天肿瘤内部出现坏死

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

产品4．Labeler
       Labeler产品则是在Prime的壳层上修饰生物*分子（biotin molecules］或卵白素（avidin），使用者能键结上抗体，使微气泡具专一性吸附能力之能力，能针对特殊位置进行专一性超声波造影。图11是在Labeler 上修饰anti-VEGFR2 antibody，可以观察到微气泡专一性的吸附于大量表达该抗体的癌细胞上。

图11  在Labeler 上修饰 anti-VEGFR2 antibody，使微气泡能大量且专一性的吸附于表达该抗体受体的癌细胞上

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

产品5．Trans＋
       Trans＋产品是在Prime的壳层材料上加入带正电磷脂质材料，使微气泡壳层带有正电，使用者能以简单的电性吸附原理，将带负电的基因片段（DNA／RNA）吸附于微气泡壳层上；再由超声波驱动达到基因递送及基因转染（gene transfection）的功效。

图12   在Trans＋上吸附可以表达荧光的DNA，利用超声波驱动基因释放与转染后可见转染后的C6脑胶质瘤细胞均匀表达荧光

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

四、 目前已开展的应用研究
五、 文献列表
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!