Las microburbujas (MB) son burbujas de menos de una centésima de milímetro de diámetro, pero más grandes de un micrómetro . Tienen una aplicación generalizada en la industria, las ciencias de la vida y la medicina. La composición de la carcasa de la burbuja y el material de relleno determinan características de diseño importantes como la flotabilidad, la resistencia al aplastamiento , la conductividad térmica y las propiedades acústicas.
Se utilizan en el diagnóstico médico como agente de contraste para la obtención de imágenes por ultrasonido . [1] Las microburbujas llenas de gas, típicamente aire o perfluorocarbono , oscilan y vibran cuando se aplica un campo de energía sónica y pueden reflejar ondas de ultrasonido. Esto distingue las microburbujas de los tejidos circundantes. En la práctica, debido a que las burbujas de gas en el líquido carecen de estabilidad y, por lo tanto, se disolverían rápidamente, las microburbujas deben encapsularse con una cubierta sólida. La cáscara está hecha de un lípido o una proteína como las microburbujas Optison que consisten en gas perfluoropropano encapsulado por una albúmina sérica.cáscara. Los materiales que tienen una capa exterior hidrófila para interactuar con el torrente sanguíneo y una capa interior hidrófoba para albergar las moléculas de gas son los más estables termodinámicamente. El aire, el hexafluoruro de azufre y los gases perfluorocarbonados pueden servir como composición del interior del MB. Para una mayor estabilidad y persistencia en el torrente sanguíneo, los gases con alto peso molecular y baja solubilidad en la sangre son candidatos atractivos para los núcleos de gas MB. [2]
Las microburbujas se pueden utilizar para la administración de fármacos , [3] eliminación de biopelículas , [4] limpieza de membranas [5] [6] / control de biopelículas y tratamiento de agua / aguas residuales. [7] También se producen por el movimiento del casco de un barco a través del agua, creando una capa de burbujas; esto puede interferir con el uso del sonar debido a la tendencia de la capa a absorber o reflejar las ondas sonoras. [8]
El contraste en las imágenes de ultrasonido se basa en la diferencia en la impedancia acústica, una función tanto de la velocidad de la onda de ultrasonido como de la densidad de los tejidos, [9] entre tejidos o regiones de interés. [2] A medida que las ondas sonoras inducidas por el ultrasonido interactúan con una interfaz de tejido, algunas de las ondas se reflejan en el transductor. Cuanto mayor es la diferencia, más ondas se reflejan y mayor es la relación señal / ruido. Por lo tanto, los MB, que tienen un núcleo con una densidad de órdenes de magnitud menor y se comprimen más fácilmente que los tejidos y la sangre circundantes, proporcionan un alto contraste en las imágenes. [2]
Cuando se exponen a los ultrasonidos, los MB oscilan en respuesta a las ondas de presión entrantes en una de dos formas. Con presiones más bajas, frecuencias más altas y un diámetro de MB más grande, los MB oscilan o cavitan de manera estable. [2] Esto causa microcorrientes cerca de la vasculatura y los tejidos circundantes, lo que induce tensiones de cizallamiento que pueden crear poros en la capa endotelial. [10] Esta formación de poros mejora la endocitosis y la permeabilidad. [10] A frecuencias más bajas, presiones más altas y un diámetro de microburbujas más bajo, los MB oscilan inercialmente; se expanden y contraen violentamente, lo que en última instancia conduce al colapso de las microburbujas. [11]Este fenómeno puede crear tensiones mecánicas y microchorros a lo largo de la pared vascular, que se ha demostrado que interrumpen las uniones celulares estrechas e inducen la permeabilidad celular. [10] Las presiones extremadamente altas causan la destrucción de vasos pequeños, pero la presión se puede ajustar para crear solo poros transitorios in vivo. [2] [11] La destrucción de metilbromuro sirve como un método deseable para los vehículos de administración de fármacos. La fuerza resultante de la destrucción puede desalojar la carga útil terapéutica presente en la microburbuja y sensibilizar simultáneamente las células circundantes para la absorción del fármaco. [11]
Los MB pueden servir como vehículos de administración de fármacos en una variedad de métodos. Los más notables de estos incluyen: (1) incorporar un fármaco lipofílico a la monocapa de lípidos, (2) unir nanopartículas y liposomas a la superficie de la microburbuja, (3) envolver la microburbuja dentro de un liposoma más grande y (4) unir ácidos nucleicos electrostáticamente a la superficie MB. [2] [12] [13] [14]