背景 超声分子成像是近几年来提出的新一代医学超声成像方法，在癌症、心脑血管等重大疾病的早期检测和诊疗方面具有重大应用前景。所谓超声分子影像的探针，简称"声探针"，一般为靶向超声微泡、造影剂或具有声信号源作用的微纳颗粒。微泡在超声场中，伴随超声波的改变而收缩，扩张，当达到共振频率时，微泡产生共振效应。强烈的径向震荡可以使微泡产生高于人体几千倍的反射声信号。超声分子成像的核心是将目的分子特异性抗体或配体连接到超声造影剂表面构筑靶向超声造影剂，使超声造影剂主动结合到靶标组织，观察靶组织在分子或细胞水平的特异性显像，反映病变组织在分子水平上的变化。近年来，国内外利用超声分子成像技术已成功应用于动脉粥样硬化、炎症、血栓、肿瘤新生血管等疾病的早期诊断及给药治疗。本次报告主要围绕超声微泡为"声分子成像"探针的超声非线性声信号源理论，研究均匀超声微泡的制备及其操控、微泡敏锐探测的成像方法，最终应用到疾病的早期诊断及其治疗应用。方法 基于微流控芯片的流动聚焦技术建立了制备粒径分布均匀的超声造影剂的新方法，用于制备均匀尺寸微泡，为了提高微泡产量，设计了一种双层微流控芯片，具有多通道、多阵列的通道网络结构。此外，我们研究了声表面波与微泡的相互作用，提出通过调控入射声源的相对相位和驻波场中节点的位置，实现可编程式声表面波任意操控微纳粒子。针对"如何有效区分靶向黏附微泡和自由微泡"的问题，提出利用微泡在低频激励下溢出宽带高频信号的特征，采用低频发射高频接收的成像新模式及"成像-声辐照-再成像"的新方法，利用超声辐射力推动流体条件下靶向微泡实现定向黏附效率大幅增强。通过制备动脉粥样硬化斑块标记分子CD81的靶向超声微泡造影剂，建立小鼠斑块早期炎症模型上进行CD81分子表达的超声分子成像检测。此外，可将药物通过表面黏附、携载、包裹或共价连接的方式用微泡进行载药，利用微泡的声敏爆破特性将药物在特定部位进行靶向释放，增加局部药物的浓度，提高药物的疗效。结果 我们利用微流控芯片的流动聚焦技术成功制备出了均匀尺寸微泡，其直径均可在2～6μm范围内的可定点调控。利用声辐射力和声流效应分别实现了超声对微泡的排列与捕获以及可编程式微纳粒子声表面波的任意操控。我们开发了一种基于临床超声平台的灵敏靶向分子成像技术，此技术通过对超声造影剂宽频瞬时的高频超声束激发，去探测靶向微泡的声学信号，检测到得的声学信号比环境组织显著提高。借助于靶向超声微泡造影剂，在小鼠模型上实现了颈总动脉斑块早期炎症CD81分子表达的超声分子成像检测。通过应用超声辐射力的作用，实现了微泡/细胞可编程的声学操控。此外，利用微泡可以携药/载药的特性，设计制备了载药脂质体-微泡复合物，联合超声药物递送显著增强药物的抗肿瘤疗效。结论 微泡造影剂开辟了医学超声的一个新时代，本次研究连同近期的靶向微泡在超声分子成像方法及应用研究，丰富了超声微泡造影剂的应用领域，并预示了医学超声的美好未来。