资料来源：
哥伦比亚大学工程与应用科学学院
摘要：
穿透血脑屏幕的分子的大小可以通过利用声压来进行控制——一个超声波束的压力——从而使特定的分子穿过，一项新的技术已经首次对此进行了证实。这种创新的方法可以有助于提高药物对大脑的输送。大部分小的——以及所有大的——分子类药物目前无法穿透位于血管床和脑组织之间的血脑屏障。“这样一来，”一位研究人员解释称，“所有的中枢神经系统最终仍然保持着未被治疗的状态。”
这项由哥伦比亚工程学院放射和生物医学工程系的教授艾莉莎•孔奴法高开发的新技术已经首次证实了穿透血脑屏幕（BBB）的分子的大小可以通过利用声压来进行控制——一个超声波束的压力——从而使特定的分子穿过。这项研究结果发表于《脑血流与代谢》杂志的七月号中。
“这对于使药物精确地、非侵入性的以及安全地传送到大脑特定部位来说是一项重要的突破，并且可能有助于像帕金森氏症和阿尔茨海默氏症这样的中枢神经系统疾病的治疗，”孔奴法高表示，其国家卫生研究院的研究项目资助（R01）资金又延长了四年，额外资助222万美元。该奖项用于通过一个治疗帕金森氏症的特定应用来确定分子在控制药物安通过BBB的安全性和有效性方面的作用的研究。
大部分小的——以及所有大的——分子类药物目前无法穿透位于血管床和脑组织之间的血脑屏障。“这样一来，”一位研究人员解释称，“所有的中枢神经系统最终仍然保持着未被治疗的状态。例如，我们知道，帕金森氏症可以通过将治疗分子传送到神经细胞从而阻碍它们的缓慢死亡而获得益处。但是由于这层几乎无法渗透的屏障，这些药物只能直接向大脑注射，并且这需要麻醉和钻颅，与此同时增加了感染的风险并且限制了注射位点的数目。并且经颅进行的注射很少能够起作用——只有大约十分之一的注射是成功的。”
与微泡结合的聚集超声——由蛋白质或脂质壳涂覆的充有气体的气泡——仍然是安全、非侵入性地穿透BBB的唯一方法。当微气泡受到超声波束的攻击时，它们开始振荡，并且根据该压力的大小，继续振荡或瓦解。尽管研究人员已经发现，将聚集超声与微泡空化组合在一起能够成功地用于治疗性药物穿过血脑屏障的传输，但是几乎所有的早期研究都被限制在了一个市售的并且在临床上作为超声对比剂而广泛使用的特定大小的试剂。孔奴法高和她的研究小组都确信有一种方法能够诱使一个尺寸可控的血脑屏障开口，从而实现一个更有效的改善大脑局部药物输送的方法。
孔奴法高针对大脑的记忆中心——海马，并且给予了不同大小的糖分子（葡聚糖）。她发现，正如荧光成像所证实的，较高的声压令较大的分子堆积在海马中。这表明，超声波束的压力可以根据需要输送到大脑的药物的尺寸来进行调整：所有不同尺寸的分子都能够穿透打开的屏障，但是是在不同的压力下，即，小分子在较低压力下穿透，而大分子则在较高压力下穿透。
“通过这项研究，我们已经能够首次表明，我们可以通过声压的使用来控制血脑屏障的开口尺寸，”孔奴法高表示。“我们还了解到了许多关于不同尺寸的试剂穿透血脑屏障来进行输送的物理机制，并且也了解到血脑屏障的机构有助于我们开发试剂具体尺寸的聚集超声治疗方案。”
孔奴法高和她的超声弹性成像实验室小组计划继续通过一系列的模型来研究阿尔茨海默氏症和帕金森氏症的治疗方法，并且希望在未来五年内对她们的技术进行测试。
“认为在21世纪我们目前仍然不知道如何治疗大部分脑部疾病的想法是可怕的，”孔奴法高补充道。“但是我们真的非常兴奋，因为我们现在拥有一项能够潜在改变目前关于神经系统疾病的诊断的可怕预言的工具。”
内情来源：
上述内容是基于哥伦比亚大学工程与应用科学学院所提供的资料撰写的。注：材料可能对内容和长度进行了编辑。
参考杂志：
陈红、艾莉斯E•孔奴法高，“通过聚集超声波诱导的血脑屏障开放的大小是由声压决定的”；《脑血流与代谢》杂志，2014；34 (7): 1197 DOI: 10.1038/jcbfm.2014.71
