低强度脉冲超声增强阿霉素负载金纳米颗粒在癌细胞中的摄取：机制探索与治疗突破

本研究针对纳米药物递送系统中癌细胞对金纳米颗粒(AuNPs)摄取效率低的难题，创新性地采用低强度脉冲超声(LIPUS)技术，通过热效应(39-45°C)和机械效应(ARF/acoustic streaming)协同增强阿霉素(DOX)负载AuNPs的内吞作用和声孔效应。实验证实LIPUS使MDA-MB-231乳腺癌细胞对AuDOX的摄取量显著提升，细胞存活率降低至54.6%，为靶向纳米药物递送提供了安全有效的新策略。

　　

在癌症治疗领域，纳米药物递送系统(NSDDSs)面临的核心挑战是如何突破肿瘤微环境的多重生理屏障，实现药物在靶细胞的高效富集。金纳米颗粒(AuNPs)因其优异的生物相容性、易功能化和高比表面积等特性，成为理想的药物载体，但其在癌细胞中的摄取效率始终难以突破。传统方法如聚焦超声存在组织损伤风险，微泡辅助疗法则面临操作复杂和免疫反应等问题。这些瓶颈促使多伦多大学等机构的研究团队探索更安全有效的解决方案。

研究团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表的工作创新性地将低强度脉冲超声(LIPUS)与AuNPs技术结合，通过1 MHz频率、3.2 W声功率的脉冲超声(50%占空比)作用于MDA-MB-231乳腺癌细胞。关键技术包括：1) 暗场/高光谱细胞成像(CytoViva?)实时观测纳米颗粒内化；2) 流式细胞术定量细胞凋亡；3) 有限元模拟(COMSOL)超声场分布；4) MTT法检测细胞活性；5) 温度控制实验系统区分热/机械效应。

【材料与方法】部分显示，团队采用柠檬酸盐还原法合成7-9 nm的球形AuDOX，通过紫外可见光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)确认其表面等离子共振峰(530 nm)和晶体结构。实验设计包含六组对照：单纯超声、单纯DOX、DOX+超声、单纯AuDOX、AuDOX+超声及AuPVA(不含药物)对照。

【结果】部分揭示：1) 温度测量显示加入吸声材料时培养基温度达44.4°C(热效应主导)，未加入时为39.2°C(机械效应主导)；2) 细胞活性实验表明AuDOX+超声组存活率(54.6±5.9%)显著低于单纯AuDOX组(76.1±3.1%)；3) 流式结果显示超声使DOX+/DAPI+双阳性细胞比例提升2.1倍；4) 暗场成像证实超声处理后细胞内AuDOX聚集体光散射强度增强3倍；5) 数值模拟显示膜表面最大声强达1.7 W/cm²
，声辐射力(ARF)约数Pa。

【讨论】部分深入阐释了多重机制：1) 热效应(39-45°C)通过增加膜流动性促进内吞；2) 声辐射力驱动纳米颗粒穿透膜屏障；3) 声流效应产生剪切应力诱导可逆声孔；4) 非微泡依赖的机械刺激激活Piezo1/TRPV2机械敏感通道。特别值得注意的是，该研究首次明确LIPUS可同时增强游离药物和纳米药物的摄取，且通过控制吸声材料实现了热/机械效应的精准分离研究。

这项研究的突破性在于：1) 开发了无需微泡的超声增强递送系统，规避了免疫反应风险；2) 阐明热/机械效应协同作用机制，为参数优化提供理论依据；3) 证实LIPUS对常规化疗药物(如DOX)同样具有增效作用。临床转化方面，该技术采用的LIPUS设备已获专利，其非聚焦特性更适用于大范围肿瘤治疗，为推进纳米药物临床应用开辟了新途径。未来研究可进一步探索不同肿瘤模型中的响应差异，以及与其他治疗模式的联合应用潜力。