近期，美國國家科學院院刊刊登文章指出，結合超聲能量和超聲微泡在細胞上打孔可能成為與心血管疾病和癌癥作斗爭的新工具。匹茲堡大學的研究人員稱這種基因治療方法為聲孔效應療法。小編對相關信息進行了整理編譯。

　　簡單的來，我們將超聲觸發細胞膜破裂的生物物理機制稱為聲孔效應。關于聲控效應的研究主要與超聲微泡振動物理刺激和由此產生的細胞膜滲透性相關。通過研究已經證明，存在一個微氣泡振蕩引起的剪切應力閾值，大約1千帕，當壓力超過這個值，內皮細胞膜通透性增加。剪切應力閾值顯示出與振蕩周期數目和從0.5Hz到2Hz的超聲頻率的一個逆平方根關系。此外，通過實時三維共焦顯微鏡的測量證明：一個聲孔效應過程是通過頂端和基底細胞膜層沿其外側封裝（密封時間＜2分鐘）直接導致細胞即刻生成膜孔。聲孔效應在細胞融合方面也有很大的潛力，它可以使兩個相鄰細胞在30-60分鐘內融合。

　　UPMC的超聲分子成像與治療中心研究員Brandon Helfield博士說：“研究人員利用超聲波能量和小氣泡，選擇性的在細胞上開一個小孔，進行藥物的傳輸。利用聚焦超聲束，我們可以在保留健康組織的同時，準確的將藥物發送到病變部位。我們專注研究生物物理學在這方面的作用，通過提高技術，完善這種診斷方法。”

　　在當前基因治療的方法中，研究人員通常使用病毒將基因帶入細胞內進行培育，這種方法會產生強烈的副作用，例如癥免疫系統反應等。為了解決這個問題，研究人員已經開發出攜帶基因的血管內微氣泡，這些微氣泡可以通過聚焦超聲能量有針對性的釋放自身攜帶的基因。

　　匹茲堡大學的研究人員開發了一種每秒2500萬幀的超速成像攝像機，北美僅此一臺。在這種相機的幫助下，研究人員可以更好的研究聲孔的生物物理學現象。他們確定了氣泡穿過細胞膜后，進行有針對性的靶向治療所需要的最小局部剪切力。

　　匹茲堡大學醫學副教授徐彩晨，他和匹茲堡大學的心臟、肺部、血管等研究所一起開發了相機系統。他說：“通過超速成像攝像機，我們看到氣泡可以每秒振動數百萬次，使我們確定了微氣泡引起的剪切應力是聲孔效應的關鍵因素。這個信息也有利于治療方案的智能化設計和微泡的制備，這樣就可以事先得知打開細胞后預期的效果。這也給了我們一個起點：研究細胞在應對這種治療時會做出什么樣的反應。”

　　研究人員認為，這些發現將幫助他們理解聲孔效應的原理。幫助專家設定合適的參數，包括超聲振幅水平和微泡的設計，以達到最終的臨床應用。

　　“了解聲孔效應的生物物理機制對我們來說是很重要的，這可以幫助我們將這種方法轉化為一種有效的基因或藥物傳遞工具。在PNAS的研究基礎上，我們繼續研究聲孔效應如何影響處理后細胞的功能。并研究發展策略，以最大限度地發揮其治療作用。”超聲分子成像和治療學中心主任Flordeliza Villanueva教授說。