小动物超声微泡造影剂在空化时引起细胞膜和血管通透性的变化。电子显微镜已经证明，在细胞膜内产生的小孔与微泡的崩溃和射流的产生有关。根据超声参数，细胞膜内产生的孔隙可能是短暂的，导致细胞死亡或成功地将外源物质引入细胞质。
除了改变细胞膜通透性外，将超声应用于含有微泡的小血管还能改变血管壁的通透性，导致颗粒外渗到间隙。这种毛细血管通透性的变化取决于泡的大小、壳的组成以及毛细血管直径与泡直径的比值。改变超声参数，如声压和脉冲间隔，以及物理参数，如注射部位和微血管压力，可以最大限度地提高微泡的局部药物递送。在超声中心频率为1 MHz的情况下，0.75 MPa的压力足以在体外大鼠肌肉微循环中产生毛细血管破裂。超声脉冲间隔既影响观察到外渗的点数，也影响输送的物质体积，两者在脉冲间隔为5 s时均达到最大值。人们认为，要使输送的物质体积最大化，需要将微泡补充到脉冲之间的区域。研究还表明，随着毛细血管血压的升高，微泡通过毛细血管壁的运输也会增加。通过将微泡与颗粒和染料共同注射，可评估血管外药物递送的可行性。微泡与钆共注射后MRI显示钆外反酸。或者，药物可以被纳入微泡中，并通过在病变的给药血管中选择性地破裂微泡来增加局部给药。然而，这些方法并不能消除流动血液中释放的药物的冲洗和全身分布。有报道成功地证明了微泡减少新内膜形成、内皮转染和凝块溶解。
尽管迄今为止递送的微泡有效载荷的体积很小，但药物或基因通过血脑屏障（BBB）的递送是基于微泡的递送的一个有前途的应用，因为很少有替代方法可以改变BBB对如此广泛的货物的渗透性。如前所述，超声辐照被描述为在破坏微泡之前将微泡推向血管壁的方法。在运载工具破裂时，通向血管壁的微泡将有效地将药物涂在腔内。与单独使用超声波相比，这种方法导致体外细胞中荧光标记物的沉积量增加了十倍。
南京星叶生物公司提供多种修饰的小动物超声微泡造影剂，在增强成像的同时实现药物的靶向递送。