【概述】

本研究中使用ATA-2031高壓放大器，搭建聲空化微流控器件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。為滿足生物醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)π×街|(zhì)體藥物高效、可控制備的嚴(yán)苛需求，克服傳統(tǒng)脂質(zhì)體制備方法存在的粒徑分布廣、需高流率比導(dǎo)致藥物濃度降低、工藝繁瑣等局限，本研究設(shè)計(jì)并研制了聲空化微流控器件。通過仿真優(yōu)化、器件制造與性能測(cè)試、工藝參數(shù)優(yōu)化及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用驗(yàn)證，證實(shí)了該器件在制備粒徑均一、包封率高且生物性能優(yōu)異的小粒徑脂質(zhì)體藥物方面的可行性，為脂質(zhì)體藥物的臨床應(yīng)用與商業(yè)化生產(chǎn)提供了新路徑。

實(shí)驗(yàn)名稱：用于制備小粒徑脂質(zhì)體的聲空化微流控器件研究

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>本研究旨在通過超聲換能器振動(dòng)模態(tài)仿真、微流控混合與聲壓分布模擬、樣機(jī)加工與性能測(cè)試，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的聲空化微流控器件在調(diào)控脂質(zhì)體粒徑、提升混合效率及藥物包封率等方面的性能，優(yōu)化其工藝參數(shù)（如電壓強(qiáng)度、頻率、輔料組分），并最終通過細(xì)胞攝取、體內(nèi)成像及腫瘤治療等實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所制備小粒徑脂質(zhì)體藥物的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。

測(cè)試設(shè)備：多物理場(chǎng)仿真軟件、阻抗分析儀、高清工業(yè)顯微鏡、動(dòng)態(tài)光散射儀、冷凍電鏡、透射電子顯微鏡、紫外-可見分光光度計(jì)、光聲計(jì)算機(jī)斷層掃描成像系統(tǒng)、小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)、細(xì)胞培養(yǎng)與成像設(shè)備、腫瘤類器官培養(yǎng)平臺(tái)，ATA-2031高壓放大器。

實(shí)驗(yàn)過程：首先通過仿真軟件對(duì)中空?qǐng)A柱式PZT-4壓電陶瓷的徑向振動(dòng)模態(tài)、微通道內(nèi)流體混合狀態(tài)及聲壓分布進(jìn)行仿真，確定工作頻率51kHz；隨后采用3D打印技術(shù)制造圓環(huán)形微流控混合芯片，與壓電換能器集成裝配為聲空化微流控器件，并通過阻抗測(cè)試、聲空化效應(yīng)觀測(cè)及微流體混合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證器件性能；接著系統(tǒng)測(cè)試超聲換能器電壓強(qiáng)度、脂質(zhì)體輔料組分及頻率對(duì)脂質(zhì)體粒徑的影響，優(yōu)化工藝參數(shù)；最后在優(yōu)化參數(shù)下制備多種小粒徑脂質(zhì)體藥物，通過DLS、Cryo-TEM、紫外分光光度法等表征其理化性質(zhì)，并開展細(xì)胞攝取、小鼠體內(nèi)光聲/熒光成像、荷瘤小鼠腫瘤治療及患者來源腫瘤類器官實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其生物醫(yī)學(xué)性能。

圖1聲空化微流控器件結(jié)構(gòu)示意圖

圖2不同頻率條件下，微通道內(nèi)聲壓的歸一化幅值

圖3聲空化微流控器件制備小粒徑脂質(zhì)體實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：所研制的聲空化微流控器件工作頻率為51.1kHz，可在微通道內(nèi)產(chǎn)生可控聲空化效應(yīng)，顯著提升微流體混合效率；優(yōu)化工藝參數(shù)下制備的小粒徑脂質(zhì)體藥物粒徑均小于100nm，PDI低于0.23，包封率顯著高于傳統(tǒng)微流控法制備的大粒徑脂質(zhì)體；生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，小粒徑脂質(zhì)體具有更強(qiáng)的細(xì)胞攝取能力、更高的腫瘤區(qū)域積聚與滯留性能、更優(yōu)的抗腫瘤療效，且在主要器官中分布更安全，顯著降低游離藥物的毒副作用。

圖4不同粒徑脂質(zhì)體藥物冷凍電鏡照片

(a)FITC脂質(zhì)體；(b)ICG脂質(zhì)體；(c)PTX/CEL脂質(zhì)體；(d)DOX脂質(zhì)體

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

一、高電壓輸出能力——驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷產(chǎn)生高強(qiáng)度聲空化效應(yīng)

二、寬頻帶與高壓擺率——精準(zhǔn)匹配工作頻率，保障聲空化效應(yīng)的穩(wěn)定性與可重復(fù)性

三、低失真與高輸出穩(wěn)定性——保障實(shí)驗(yàn)的激勵(lì)一致性

【推薦產(chǎn)品】：ATA-2031高壓放大器

圖：ATA-2031高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。