超声造影微泡的制备及其动力学特性研究

基本信息
批准号:11772327
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:李二强
学科分类:
依托单位:中国科学技术大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:罗浪,鲁伟,姜知武
关键词:
界面不稳定性界面现象界面流动
结项摘要

Microscale complex interface evolution exists widely in fields such as physics, chemistry and biomedicine. In biomedicine, based on the ultrasound cavitation of a microbubble, techniques like medical ultrasound imaging, drug release from micro/nano-capsule, and high-intensity focused ultrasound for the treatment of tumours, have been developed. Existing problems include the generation of monodisperse microbubble suitable for ultrasound imaging, the understanding of shell’s effects on contrast agent behavior, time-resolved measurement of microbubbles evolution under tissue environment, need to be solved for the application of above techniques. Accordingly, this study has two main objectives: to develop a microfluidic design to mass produce devices that are capable of generating monodisperse microbubbles at a high production rate; and, to investigate encapsulated microbubble dynamics under ultrasound, especially for bubbles with diameter less than 10 micrometer, and under complex environment. This can be the cases when the microbubble is close to tissue, to cells or to other microbubbles, or even in the real tissue environment. It is expected that this understanding will provide guidance for applying microbubbles as ultrasound contrast agents.

微尺度复杂界面演化广泛地存在于物理,化学及生物医学等众多领域。以生物医学为例,基于微气泡对超声波的响应(声空化),人们开发出了超声联合造影、微纳胶囊的药物释放、高密度焦点式超声治疗等技术。其中亟待解决的难点问题包括超声造影微泡的制备、包膜对微泡动态行为的影响、组织环境下微泡动力过程的实时精准测量等。而这些都属于微尺度复杂界面运动的范畴。本项目以声空化的医学应用为背景,着眼于上述难点问题,拟开展两个方向的研究:(1)开发高产量制备单分散微泡的微流控芯片技术,且该微流体元件本身能被大批量生产;(2)开展包膜微泡在超声作用下的动力学特性研究,尤其是针对直径小于10微米的包膜微泡,在复杂环境下(比如当气泡贴近组织、细胞、或者别的微气泡,甚至是类似身体组织环境下),明晰其对超声波的响应机理,为造影微泡的使用提供指导。

项目摘要

传统超声造影微泡的制备方法效率低,生成的微泡单分散度低,且国内对超声成像的研究起步晚,没有成熟的商业化超声造影剂产品,主要依赖进口国外大量超声造影剂。本项目设计利用滴模态高通量制备可用于超声造影的高单分散度微气泡,主要开展了两部分研究工作:(1)强流动剪切下同轴流动聚焦制备微气泡的实验研究。将毛细玻璃管嵌套进不锈钢骨架,制作出耐压微流控芯片,可承受压力逾15个大气压,气泡产生喉道处平均剪切流速高达20 m/s,使得单根毛细管的微气泡产量超过0.7 MHz,高于文献中已报道的最高产率;获得了微气泡产率/尺寸随韦伯数We和毛细数Ca变化的尺度律,为后续高通量产业化生产打下基础。(2)内壁面附着细丝的毛细圆锥管内气液驱替实验。发现了可直接生成与圆锥孔口直径相当尺度微气泡的新现象,拓展了管内气液驱替研究;揭示了管内壁附着细丝在气液驱替中的作用、定压条件下锥形喷嘴内产生微气泡的动力学机制以及流动参数对微气泡尺寸及产率的影响机理。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
2

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

DOI:10.13249/j.cnki.sgs.2020.08.003
发表时间:2020
3

东巢湖沉积物水界面氮、磷、氧迁移特征及意义

东巢湖沉积物水界面氮、磷、氧迁移特征及意义

DOI:10.18307/2020.0309
发表时间:2020
4

模具钢表面激光沉积316L不锈钢的组织转变及差异性

模具钢表面激光沉积316L不锈钢的组织转变及差异性

DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000186
发表时间:2021
5

流动聚焦中液体锥形形态和流动结构实验研究

流动聚焦中液体锥形形态和流动结构实验研究

DOI:10.11729/syltlx20210159
发表时间:2022

李二强的其他基金

相似国自然基金

1

超声微泡造影剂携靶基因治疗及其声像图监控研究

批准号:30430230
批准年份:2004
负责人:王志刚
学科分类:H2703
资助金额:130.00
项目类别:重点项目
2

有限空间内超声微泡造影剂的动态特性理论和光测试方法研究

批准号:10804085
批准年份:2008
负责人:程茜
学科分类:A2307
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

超声造影剂微泡的力学模型和生物效应的力学机理研究

批准号:11102105
批准年份:2011
负责人:冯江涛
学科分类:A0804
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
4

聚乙烯亚胺联合超声造影微泡实现多基因靶向性转导的研究

批准号:81171356
批准年份:2011
负责人:周琦
学科分类:H2703
资助金额:56.00
项目类别:面上项目