研究人员通过实验证实了超声波能量如何在活细胞的保护性外膜上打开“一扇门”，从而使药物和其他治疗性分子进入细胞内，以及之后细胞自身如何快速关闭这道门。这一机制的阐明将有助于超声波在基因治疗药物、靶向化疗和大分子药物递送中的应用。

利用五种不同的显微镜技术，研究人员证明气泡的剧烈坍塌（由超声波导致的空化效应）产生的力量足以在悬浮于液体介质中的前列腺癌细胞的细胞膜上开孔。这种孔洞允许直径达50纳米的药物分子进入细胞，这个尺寸接近甚至大于用于基因治疗的大部分DNA载体。孔洞会在打开后数分钟内被细胞自行关闭。

乔治亚理工学院化学与生物分子工程学院教授Mark Prausnitz指出，这种孔洞是由坍塌气泡的机械相互作用产生的。这些气泡在超声波场中振荡并坍塌，释放出冲击波。冲击波引发的液流在细胞膜上开孔，从而使外部分子进入细胞内。随后，细胞通过动员细胞内的囊泡在几分钟内修复这个孔洞。

由乔治亚理工学院和埃默里大学合作进行的这项研究结果发表在《Ultrasound in Medicine and Biology》杂志上，并引起了广泛关注。

超声波是一种已广泛用于诊断成像的能量形式。药物递送则利用更高的能量水平和不同的频率，并且通常会引入微泡来增强效果。

超声波药物递送对当前备受关注的基因疗法具有重要意义。此外，该技术也可用于更精确地靶向递送化疗药物。这种方法的最大优势在于其非侵入性。

研究人员近期才发现超声波能够通过增加细胞膜通透性将药物送入细胞。尽管此前已有猜测，但一直未得到证实。这项新研究强有力地支持了这一理论。研究人员不仅证实了超声波能在细胞膜上打孔，还揭示了细胞修复孔洞的机制。