低強度集束超音波を用いたHO/パーフルオロペンタン相変化ナノ粒子を用いた安定した低用量酸素放出による冠動脈血栓溶解療法

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Ultrasound Med Biol.2020 Jul;S0301-5629(20)30257-X. doi: 10.1016/j.ultrasmedbio.2020.06.004.Epub 2020-07-06.

低強度集束超音波を用いたHO/パーフルオロペンタン相変化ナノ粒子を用いた安定した低用量酸素放出による冠動脈血栓溶解療法

Stable Low-Dose Oxygen Release Using HO/Perfluoropentane Phase-Change Nanoparticles with Low-Intensity Focused Ultrasound for Coronary Thrombolysis.

Nan Jiang
Bo Hu
Sheng Cao
Shunji Gao
Qingqiong Cao
Jinling Chen
Qing Zhou
Ruiqiang Guo

PMID: 32646686 DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2020.06.004.

抄録

心筋梗塞の発症後、広範な冠血栓や酸素供給不足により、重度の心筋障害や心不全が生じる。近年、超音波を照射した相変化ナノ粒子は、心血管血栓溶解療法の可能性が認められている。そこで、我々は、低強度集束超音波（LIFU）を用いた過酸化水素（HO）／パーフルオロペンタン（PFP）相変化ナノ粒子を用いて、急性冠動脈血栓溶解と心筋温存のシミュレーションを行う新規な治療法の確立を目指した。本研究では、3つのグループに分けて行った。A群はブランクコントロールとしてリン酸緩衝生理食塩水（PBS）、B群はSonoVueマイクロバブル、C群はHO/PFP相変化ナノ粒子であった。HO/PFP相変化ナノ粒子は、二重乳化プロセスを用いて調製した。in vitro実験は、LIFUシステムと溶存酸素検出器を接続した人工循環系で行った。血栓溶解効率と酸素放出効率をグループ間で比較した。C群では、3％HO/PFPナノ粒子（平均粒子径：456.7±31.2 nm、電荷：-37.5±5.22 mV）を用いたHO/PFPナノ粒子が、in vitro実験で安定した負荷容量と安定した低用量酸素放出効率を示したため、最適な選択となった。C群（322.0±40.8mg、54.8±5.7%）の血栓溶解減量率および減量率は、A群（36.2±18.1mg、5.5±2.5%）およびB群（91.0±11.9mg、14.3±2.4%）と比較して有意に高かった（p＜0.01）。HO/PFP相変化ナノ粒子とLIFUを用いた革新的な方法は、人工循環系において高い血栓溶解効率と安定した低流量酸素供給を示し、急性心筋梗塞の新規治療法の確立に向けた確かな実験的基盤を提供しました。

After the onset of myocardial infarction, extensive coronary thrombus and oxygen supply insufficiency lead to severe myocardial damage and heart failure. Recently, ultrasound-irradiated phase-change nanoparticles have been recognized for their cardiovascular thrombolysis potential. Therefore, we sought to establish a novel treatment method using hydrogen peroxide (HO)/perfluoropentane (PFP) phase-change nanoparticles with low-intensity focused ultrasound (LIFU) for the simulation of acute coronary thrombolysis and myocardial preservation. There were three groups in our study: Group A consisted of phosphate-buffered saline (PBS) as the blank control, group B consisted of SonoVue microbubbles and group C consisted of HO/PFP phase-change nanoparticles. The HO/PFP phase-change nanoparticles were prepared using a double-emulsification process. The in vitro experiments were conducted in an artificial circulatory system connected to an LIFU system and dissolved oxygen detector. Thrombolysis efficiency and oxygen release efficiency were compared among the groups. HO/PFP nanoparticles with 3% HO (average size: 456.7 ± 31.2 nm, charge: -37.5 ± 5.22 mV) was the optimal selection in group C because of the stable loading capacity and stable low-dose oxygen release efficiency in the in vitro experiments. Thrombolytic weight loss and loss rates in group C (322.0 ± 40.8 mg, 54.8 ± 5.7%) were significantly higher than those in group A (36.2 ± 18.1 mg, 5.5 ± 2.5%) and group B (91.0 ± 11.9 mg, 14.3 ± 2.4%) (p < 0.01). The innovative method using HO/PFP phase-change nanoparticles with LIFU exhibited high thrombolytic efficiency and stable low-flow oxygen supply in the artificial circulatory system, providing a solid experimental foundation for the establishment of a novel treatment method for acute myocardial infarction.