栓塞微球作为介入治疗领域的重要耗材,正逐步从“栓塞工具”演进为“治疗平台”。本部分系统梳理了微球的制备工艺、材料分类、粒径选择及监管路径,构建出栓塞微球从实验室到临床的完整技术地图。通过厘清不可降解、可降解、载药与放射性微球的技术特征与适应症边界,我们为读者建立起理解后续市场格局与产品演进的认知底座。


根据专家共识、指南,在肝细胞癌栓塞治疗方面,推荐使用粒径为 在支气管动脉栓塞术方面,推荐使用粒径为300~900μm的栓塞微球或颗粒治疗咯血; 推荐使用粒径为150~350 μm、350~560μm或更大粒径的栓塞材料治疗肺癌。 在子宫动脉栓塞术方面,治疗子宫肌瘤及子宫腺肌病以粒径为500~700μm的栓塞微球为主,也可以选择粒径为300~500μm、700~900μm的栓塞微球。 在脾动脉栓塞术方面,建议使用粒径为700~1000μm的栓塞微球栓塞脾动脉段以下破裂,使用粒径大于1000μm的栓塞微球栓塞脾叶动脉破裂; 在前列腺动脉栓塞术方面,推荐使用粒径为300~500μm,的栓塞微球来缓解良性前列腺增生所致的下尿路症状; 在膝动脉栓塞术方面,专家首选粒径为100~300μm的栓塞微球用于KL 1级或KL 2级、核磁显示有滑膜炎的骨关节炎患者。
NMPA规定若产品不载药且预期仅用于栓塞,主要用于控制动脉瘤、某些肿瘤动静脉畸形引起的血管出血,也用于外周血管系统的动脉和静脉栓塞,则产品属于我国《医疗器械分类目录》中分类编码为13-07-08的心血管栓塞器械,按照第三类医疗器械管理。 美国食品和药品管理局(FDA)将用于血管栓塞的微球/颗粒划分为Ⅱ类医疗器械,通过510(k)路径注册。将含有放射性元素的栓塞微球划分为Ⅲ类医疗器械[28],通过上市前批准路径(PMA)注册。 如果产品出厂时预载药物,NMPA按照药械组合产品管理,根据2017—2022年药械组合产品属性界定结果,达那唑-海藻酸钠微球血管栓塞剂为以医疗器械作用为主的药械组合产品,可按照医疗器械相关法规进行注册申报。而聚乳酸载药栓塞微球、TheraSphere钇-90玻璃微球、钇[90Y]微球注射液被界定为以药品作用为主的药械组合产品,根据《 国家药监局关于药械组合产品注册有关事宜的通告》(2021年第52号),上述微球产品按照药品相关法规进行注册申报。 对于使用前由医生进行药物负载的微球产品和申报注册时的形式(不含药的微球)并非最终使用形式的产品,既不按照药械组合产品管理,也不按照医疗器械管理。根据2023年医疗器械产品分类界定结果,出厂时不载药但临床使用时载药的栓塞微球,建议不按照医疗器械管理。


图.空白DC Bead,载药DC Bead,以及自显影DC Bead LU-MI示意图

图. LifePearl示意图

淀粉微球(EmboCept DMS 35/50,Embocept®(Sirtex Medical Inc.,Woburn,MA,USA)):一种可降解的短期栓塞剂,由平均直径为 50 μm的淀粉微球组成。微球的半衰期约为 35-50 min,并被血液中的血清 α-淀粉酶分解。目前大多数可降解微球临床数据均来源于淀粉微球。 明胶微球(Gel-Bead,Teleflex,Morrisville,NC,USA):有各种直径(100-300、300-500、500-700 和 7000-1000 μm),降解期为 4 至 12 周。 PLGA微球(Occlusin® 500 Artificial Embolization Device, IMBiotechnologies, Edmonton, AL, Canada)::一种疏水性、可降解聚合物,直径为150-210μm,但具有长期完全降解时间(6至12个月)。该产品已获得 FDA 批准用于富血管肿瘤。 五 药物洗脱微球 药物洗脱微球是区别于空白微球,其能够负载阿霉素、伊立替康等离子型化疗药物,负载过程是通过将微球与药物溶液混合,药物分子被微球吸附来实现的。同样药物洗脱微球分为非生物讲解和生物降解微球,材料如上所述。 目前市售的药物洗脱微球均通过与药物溶液混合进行药物负载,通常在0.5 ~ 1 h后完成药物负载。药物负载由药物的扩散效应驱动,并主要依赖于离子交换机制。药物洗脱微球中含有磺酸基、羧基等带负电荷的离子基团,可与含质子化胺基基团的阳离子药物产生离子间相互作用,从而实现微球对药物的主动吸附。常见的阳离子化疗药物有含伯胺基团的阿霉素、表柔比星等蒽环类化疗药物以及含叔胺基团的伊立替康等。 
对于生物降解性药物洗脱微球,不仅要求其降解时间能够平衡肿瘤持续缺血与血管再通,也需确保药物在微球降解期间能够稳定且受控地释放,避免药物突释。目前市售可生物降解微球仅有一款泰尔茂公司BioPearl微球。BioPearl 微球可由水介质驱动发生连续降解,逐渐恢复血流并开通靶动脉通路,但目前尚未公布其材料组成、降解周期等具体信息。目前仅获得CE认证。 六 放射微球 钇90微球选择性内放射治疗作为一种新兴的治疗手段,因其临床获益显著、安全性良好、人群适用性广泛等优势,现已成为治疗 HCC 的重要手段之一。90Y 微球由放射性核素90Y 和微球载体 2 部分组成。 90Y是一种发射纯β射线的放射性核素,因其具备以下优点而成为体内照射治疗的首选:90Y半衰期短,辐射范围小,患者术后不用隔离;衰变产物锆90对人体无危害;90Y具有快速释放能量的特性,能在肝癌细胞倍增前释放绝大多数能量杀灭肿瘤细胞。如下图为不同射线穿透能力和示意图。 
目前主要有2种可供商用的90Y微球:90Y玻璃微球和90Y树脂微球,2者的直径、比重、放射性活度等指标存在一定差异。树脂微球的比重轻于玻璃微球,接近于血液,能更好地随血液流向肿瘤部位,更均匀地在肿瘤中分布,从而达到理想的缩瘤效果。90Y玻璃微球的优势在于单位微球所带的放射性活度更高,这意味着在实现相同治疗效果的前提下,玻璃微球的注射剂量要远远小于树脂微球,血流淤滞的可能性更低。 TheraSphere®是市面上最早出现的包载90Y的产品,是由英国技术集团(BTG)开发的氧化钇和铝硅酸盐组成的玻璃微球,于1999 年获FDA批准上市,为无手术切除指征却能适当放置肝动脉导管的HCC病人治疗。2018年11月20日,波士顿科学(Boston Scientific)以42亿美元完成了对英国技术集团(BTG)的收购。 玻璃微球的制备工艺:将未被激活的氧化钇、铝和硅氧化物混合,在1500℃的熔炉中使之熔融并搅拌混合均匀;将熔融态的混合物从高温中取出并快速淬火冷却成玻璃;将合成的玻璃熔块粉碎成细粉,并以筛网过滤;再通过火焰将玻璃细粉球化处理:火焰熔化玻璃颗粒并因表面张力形成球形液滴;快速冷却新形成的微球,筛分出20~30μm的微球粒子并进行干燥;最后通过中子轰击使玻璃微球中的钇[89Y]激活成放射性同位素钇[90Y]。最终产品中每个微球的最大放射性活度能达到2500 Bq(贝克勒,放射性活度的国际单位,指放射性元素或同位素每秒衰变的原子数),密度为3.3 g/mL。目前TheraSphere®可为患者量身定做六种放射量活度规格的产品:3、5、7、10、15、20GBq,另外,TheraSphere®是基于钇[90Y]的衰变密封包装的,必须要在规定时间内治疗才能实现疗效最优化。 
SIR-Spheres®是由Sirtex公司开发的钇[90Y]生物降解性树脂微球,于2002年获FDA批准上市,联合氟尿苷(floxuridine)用于治疗肝癌肠道转移。在经历多年的开发和推广工作后,已在美国、欧盟、澳大利亚、加拿大、阿根廷、巴西、土耳其和亚太共47个国家和地区作为医疗器械注册及上市,其中在包括中国香港、中国台湾以及韩国等多个亚洲地区的临床数据表明,钇[90Y]树脂微球用于肝癌的治疗是没有种族敏感性差异的。目前Sirtex公司已向全球1160多个医疗中心供应了超过86000剂钇[90Y]树脂微球,用于肝癌的治疗。
SIR-Spheres®是包载磷酸钇[90Y]的阳离子交换树脂对称微球,由硫酸基团吸附在苯乙烯-二乙烯基苯共聚物树脂上形成粒径在30~50μm的微球。首先,根据核反应,将稳定氧化钇(III) [89Y]通过中子束形成放射性同位素钇[90Y];再将放射性氧化钇(Y2O3)溶解在硫酸中形成钇[90Y]的硫酸盐,此时的钇[90Y]硫酸盐可吸附在泥浆状的树脂基质中;为了将钇[90Y]固定在树脂的晶格中提高稳定性,通过加入磷酸三钠溶液使放射性核素形成不溶性磷酸盐沉淀;最后以磷酸缓冲盐冲洗微球,并重新分散在注射用水中。最终每瓶中含有约4500万个微球,每个微球的最大放射性活度能达到75Bq


玻璃微球的放射性比度更高,微球数目较低,但是比重较大,有沉积在血管壁而无法对肿瘤部位进行更精准选择的风险;玻璃微球的注射速度快,可以减少手术时间,但是在手术过程中无法进行数字减影血管造影。
树脂微球质量较轻,易于分散且可操作性更佳,可以随肝癌的动脉毛细血管到达肿瘤的每一个角落;且因单位放射性活度较低而需要注射更多的微球,能更全面更均匀地覆盖肿瘤,同时对肿瘤血管有一定的栓塞作用;树脂微球的注入速度较慢,在注入过程中可进行数字减影血管造影,确认导管位置。
影响放射性核素治疗成功实施的多个物理特性包括:(1)放射性核素发射的粒子辐射;(2)该放射性核素的物理半衰期;(3)放射性活度;(4)标记效率;以及(5)放射性代谢产物。

参考资料:
[7] Zhao Y W, Liu S, Qin H, et al. Efficacy and safety of CalliSpheres drug-eluting beads for bronchial arterial chemoembolization for refractory non-small-cell lung cancer and its impact on quality of life: a multicenter prospective study[J/OL]. Front Oncol, 2023, 13: 1110917
[8] 赵梦璠,赵惠芝,邓希,等.药物洗脱微球的研究进展[J].药学进展,2025,49(01):4-14.


