[发明专利]一种聚焦超声-聚合物胶束可控药物释放装置及其释放方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚焦超声-聚合物胶束可控药物释放装置及其释放方法，属于药物载体及控制释放领域。

背景技术

聚合物胶束因有可靠的生物安全性、小尺寸、可控的组成和降解速度，用于给药载体前景广阔，特别适用于治疗高危险疾病如肿瘤和肺结核的药物，该类药物毒性大，在药物达到靶向目标之前要尽量减少其与健康组织的接触，必须进行包覆处理。两亲性嵌段共聚物在水溶液中由于疏水相互作用能形成核壳结构的球状胶束，疏水链段聚集成内核，亲水链段构成外壳，胶束尺寸在纳米级，作为药物载体具有以下优点：(1)疏水性内核可包封水溶性低的药物；(2)亲水性外壳可提供空间保护，降低蛋白吸附，减少巨噬细胞吞噬，延长粒子在体内的循环时间；(3)与小分子表面活性剂相比，聚合物的临界胶束浓度(CMC)低，在水溶液中离解速度慢，药物在体内停留时间较长。

在药物释放领域，希望药物释放的模式是脉冲、可控的，即定时、定位、定量。例如，糖尿病患者的胰岛素释放，饭后通常需要高剂量。一个重要的解决途径是发展对外场如光，pH，电，磁等作出刺激响应性的聚合物胶束，通过外场对胶束形态结构的调控，实现药物的可控释放。但目前面临以下挑战：(1)对外场刺激作出快速响应的聚合物分子结构的设计和发现；(2)响应性聚合物的结构调控以及对外场刺激的响应机制；(3)新型非侵入、无损伤、快速远程响应方式的探索。

超声可用于产生新的化学反应，加速化学反应速率，辅助化学合成，称之为声化学。由于超声波本质上为机械波，国际上也将声化学纳入力化学的研究范畴。声化学中最重要的非线性机制是声空化，即液体中空化泡的形成、生长和崩溃，是导致声化学效应的根本原因。空化泡崩溃时，极短时间在空化泡周围的极小空间内将产生大约5000℃的高温和10⁸Pa的高压，温度变化率高达10⁹K/s，并伴随强烈的冲击波和时速高达400km/h的射流，这为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的非常特殊的物理化学环境。

高强度聚焦超声(HIFU)是通过特殊换能器将超声波声能聚焦于特定位置，形成高能量超声焦域，在焦域内瞬间可达到60～100℃的高温，并产生空化、机械剪切作用等，导致一系列物理、化学和生物学效应，而对焦域外的地方无显著影响。高强度聚焦超声具有良好的穿透性、定位性和能量沉积性。在医学上，聚焦超声治疗是一种非侵入治疗的新技术，即在无需手术切开情况下，将体外发射的超声波透过表面组织，在体内组织内聚焦产生效应。聚焦超声已经在临床上用于肿瘤消融、杀死癌细胞等，因此聚焦超声用于体内可控的药物释放是完全可能的。

在药物释放方面，超声波是一种有前景的刺激作用方式，可用于药物释放的定时、定位、定量控制。超声波主要分为低频超声和高频超声，低频超声穿透深度较大，空化阀值低。但低频超声波长很长，难以聚焦，另外低频超声穿过人体时产生的空化可能破坏正常的身体组织。高频超声容易聚焦，仅仅在焦斑处声强较高，而在其他区域，强度很低，可为人体接受。超声波用于药物释放概括起来主要有以下优点：(1)可为侵入和非侵入式；(2)能被聚焦，可实现远程控制；(3)与光刺激相比，穿透深度大；(4)通过改变超声参数可调控超声作用位置和作用时间。