EkoSonic 카테터를 통해 주입된 에코 조영제에서 캐비테이션 시작 및 이미징

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6191(2023) 이 기사 인용

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EkoSonic 혈관내 시스템을 사용하여 혈관 응용 분야를 위한 치료가 포함된 에코 발생 리포솜의 초음파 강화 전달이 개발 중입니다. 이 연구에서는 EkoSonic 카테터를 통한 주입 전후에 항염증제가 포함된 피브린 표적 에코발생 리포솜을 특성화했습니다. 캐비테이션 활동은 EkoSonic 카테터를 주입하고 초음파화한 Definity 또는 피브린 표적화, 약물 부하 에코발생 리포솜에 의해 핵화되었습니다. 수동 캐비테이션 이미징은 돼지 동맥 흐름을 모방한 흐름 팬텀에서 기포 활동을 정량화하고 매핑하는 데 사용되었습니다. 카테터의 원위 6cm 치료 구역을 따라 Definity 또는 에코발생 리포솜을 3분간 주입하는 동안 공동화가 지속되었습니다. EkoSonic 카테터는 캐비테이션 핵형성을 위해 특별히 설계되지 않았지만 약물이 탑재된 에코발생 리포솜의 주입을 사용하여 향상된 혈관 내 약물 전달을 위한 기포 활동을 유발하고 유지할 수 있습니다.

말초 동맥 질환(PAD)은 ​​동맥 전체에 걸쳐 죽종 침착이 확산되는 특성으로 인해 70세 이상 인구의 15~20%에게 영향을 미치는 어려운 임상 문제를 나타냅니다1. 혈관성형술과 베어메탈 스텐트를 사용한 PAD 관리는 재협착으로 인해 복잡합니다. PAD에서 약물 용출 스텐트의 사용은 실망스러운 장기 결과를 보고했습니다2. 중재 부위에 추가 플라크가 쌓이는 것을 방지하고, 주변 죽종 병상의 염증을 감소시키며, 건강한 혈류를 촉진하는 혁신적인 전략은 임상 결과를 향상시킬 수 있습니다.

그러한 전략 중 하나는 스텐트 주변 부위의 죽종을 안정화시키는 제제를 전달하는 것입니다3. Echogenic 리포솜(ELIP)은 입자를 초음파에 민감하게 만드는 가스로 채워진 단층 마이크로버블을 포함하는 지질 이중층 제제입니다. 초음파(US)에 대한 민감도를 통해 ELIP를 US 이미지에서 볼 수 있습니다. 또한 ELIP는 치료제 출시 및 전달을 위해 미국에 의해 촉발될 수 있습니다3,5,6,7,8,9. 옥타플루오로프로판(OFP)은 혈액을 포함한 수용액에서 OFP의 낮은 용해도로 인해 용해되지 않도록 ELIP를 안정화하는 데 사용할 수 있습니다4,10. ELIP는 껍질 표면을 약물이나 표적화제로 코팅하여 기능화할 수 있습니다3,11. 미세 기포가 혈관계에서 진동함에 따라 이러한 효과는 내피 밀착 접합12,13,14을 열고 미세 스트리밍15을 유도하며 내피를 통한 약물 수송을 증가시킬 수 있습니다16,17. 항염증제인 피오글리타존(PGN)은 혈관계의 염증을 제한하는 것으로 나타났습니다18,19,20. 이 전략을 사용하여 결과적으로 죽종을 안정화시킨 돼지 모델에서 치료 전달이 입증되었습니다(그림 1)9.

EkoSonic 카테터를 통해 돼지 장골대퇴동맥 맥관구조에 주입된 피오글리타존이 탑재된 에코발생 리포솜의 초음파 약물 전달에 대한 개념.

피오글리타존이 탑재되고 맞춤 제작된 노나펩타이드인 OFP-PAFb-PGN-ELIP를 사용하여 피브린을 표적으로 하는 ELIP는 죽종을 안정화하기 위해 동맥에 경피적 개입을 한 후 스텐트에 부속물을 제공하기 위해 개발 중입니다3,21. EkoSonic 혈관내 시스템(Boston Scientific, Maple Grove, MN, USA)은 말초 혈관계 및 폐동맥에 초음파를 매개로 치료제를 주입하기 위한 FDA 승인 카테터입니다. Lafondet al. EkoSonic 카테터를 통해 주입된 Definity가 3분 이상 지속적인 공동화의 핵을 생성하는 데 사용될 수 있음을 입증했습니다.22,23 주입된 조영제의 관성 및 안정적인 공동화의 핵 생성과 유해한 조직 부작용의 가능성으로 인해 FDA는 다음에 대한 신중한 특성화를 요구합니다. OFP-PAFb-PGN-ELIP에 의해 생성된 캐비테이션은 임상 시험이 시작되기 전에 EkoSonic 카테터를 통해 주입되고 음향화되지 않습니다.

이 연구의 목적은 주입된 OFP-PAFb-PGN-ELIP가 EkoSonic 카테터를 사용하여 지속적인 공동화를 핵 생성할 수 있는지 확인하는 것이었습니다. EkoSonic 카테터를 통한 주입 전후에 ELIP의 각 바이알에 있는 크기 분포, 주파수 의존 음향 감쇠 및 PGN 함량을 측정했습니다. EkoSonic 카테터의 원위 6개 능동 변환기 쌍을 따라 수동 공동화 영상(PCI)은 Definity 또는 OFP-PAFb-PGN-ELIP를 3분간 주입하는 동안 수행되었습니다. FDA 승인 임상 펄스 초음파 프로토콜에 사용되는 EkoSonic 전기 구동 전력(4~47W) 범위에 대해 안정 및 관성 캐비테이션 활동을 모두 정량화하고 매핑했습니다.