高产率、壳层稳定、窄尺寸分布的 C3F8 纳米气泡：不同壳层特性及对声激励精确可控响应的实验观测与数值模拟
软凝聚态物质
2020-10-27 v1 应用物理
流体动力学
摘要
理解超声激发的磷脂（PL）稳定纳米气泡（NBs）非线性行为的压力依赖性，对于优化对比增强超声的实现中的超声暴露参数至关重要，而后者对分子成像至关重要。壳层的粘弹性性质可通过引入膜添加剂来控制，例如作为膜软化剂的丙二醇或作为膜硬化剂的甘油。我们首次报道了高产率、窄分散度且具不同壳层特性的纳米气泡的制备。通过对尺寸和壳层结构的精确控制，我们展示了这些壳层组分如何与磷脂膜相互作用、改变其结构、影响其粘弹性性质，从而改变其声学响应。利用基于极性敏感荧光染料 C-laurdan 的双光子显微技术，深入揭示了膜添加剂对膜结构的影响。我们报道了纳米气泡的壳层刚度如何影响散射声信号突然放大的压力阈值（Pt）。对于平均尺寸 200 nm 的窄尺寸纳米气泡，经 C-Laurdan 评估，我们发现膜最柔韧的纳米气泡 Pt 介于 123–245 kPa，中等刚度纳米气泡为 465–588 kPa，刚性膜纳米气泡为 588–710 kPa。纳米气泡动力学的数值模拟与实验观测吻合良好，证实了声学响应对壳层性质的依赖性，从而进一步夯实了超声造影剂（UCA）壳层工程的发展。这种依赖于粘弹性的阈值行为可用于显著且选择性地增强高效窄尺寸纳米气泡的诊断和治疗超声应用。
引用
@article{arxiv.2010.13533,
title = {High yield, shell-stabilized, narrow-sized C3F8 nanobubbles with different shell properties and precisely controllable response to acoustic excitations: experimental observations and numerical simulations},
author = {Amin Jafari Sojahrood and Al de Leon and Richard Lee and Michaela Cooley and Eric Abenojar and Michael C. Kolios and Agata A. Exner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.13533},
year = {2020}
}