基于气液混合装置制备脂质微气泡及其性能的研究

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在众多的医疗诊断方法中,超声诊断技术无疑是最安全,快捷和低成本的扫描成像检测方法和手段,但是,和诸如磁共振成像等相比,它的成像质量相对差,因此需要高效的造影剂和造影方法。作为最有效的超声成像造影剂,微气泡经过过去二三十年的研究发展,已经日趋成熟。  微气泡在超声场辐射下的散射信号与机体组织产生的相应信号被清晰地区别开来,从而提供了一个非常好的组织灌注成像方法,对于心血管疾病的治疗和肿瘤诊断来说,尤为如此。此外,微气泡在药物运输和靶向治疗、介导基因治疗、血栓溶解、超声分子成像及聚焦超声外科等方面也同样具有极高的应用前景。  诊断和治疗技术的发展带动了对微气泡特性进行良好控制的先进微气泡制备技术的需求。同时,由于越来越多的先进成像技术的发展,以及对微气泡复合非线性特性的研究以用于定量的组织灌注成像,因此,一些能够制备结构稳定,性能优良的微气泡的方法显得越来越重要。  本论文基于气液混合装置,发展了脂质微气泡的新型制备方法。具体来说,论文的主要内容包括:  首先,论述了当前国内外对于微气泡超声造影剂的制备和应用研究。由于微气泡在诊断和治疗上的应用越来越先进,对于能够精确控制粒径、结构、稳定性和均一性的微气泡制备技术的需求越来越大。诸如超声空化法,高剪切乳化法等传统的微气泡制备方法具有低成本高产量的优点,但是对微气泡粒径和均一性的可控性太差。相比之下,电动力雾化法和微流体装置都可以在一步之内形成气体填充的微气泡,而且具有可控的平均粒径以及较窄的粒径分布范围,但是制备的微气泡粒径较大,所需成本较高。因此,发展新型的微气泡制备技术非常有利于微气泡造影剂的应用发展。  其次,论述了气液混合装置实验平台的搭建,其中用于制备生物医学可用的微气泡气液混合装置的关键点在于对气液混合装置的原理进行理论研究,从而对气液混合装置的气压,流量等各项参数进行优化,以高效制备稳定的自由微气泡,为后续制备脂质微气泡做好基础准备。  再次,利用气液混合装置所具备的优良的气液混合功能,吸水吸气及泵内加压混合同时进行,保证自由微气泡产生的高效性,在此基础上研究将产生的自由微气泡包裹上膜材作为超声造影剂。膜材选择使用脂质膜材,因为与其他膜材相比,脂质膜材更稳定、更有弹性,国内外的研究证明,脂质是一类更稳定的成膜材料,而且脂质膜的弹性好、变形性好。  最后,对基于气液混合装置所制备的脂质微气泡在体外医用B超显影成像效果和在超声辐射下的散射特性进行研究。探究基于气液混合装置制备的脂质微气泡超声显影性能,并研究了它们的超声显影稳定性,同时研究了在不同的超声激励声压下基于气液混合装置制备的脂质微气泡的非线性特性。  综上所述,采用气液混合法制备脂质微气泡具有高效性,制备方法稳定、制备的微气泡粒径均一、可控,符合目前的医学需求。本论文提供了一种新型的可用于诊断和治疗用的微气泡制备方法,以低成本的气液混合装置作为实验平台,同时可以保证微气泡制备的高效性,在此基础上以脂质作为膜材制备得到粒径均一、稳定的脂质微气泡,而在此过程中也同时制备出了纳米级的脂质泡。
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