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通讯作者:

段磊,E-mail:duanlei@njmu.edu.cn

中图分类号:R318.5

文献标识码:A

文章编号:1007-4368(2022)07-948-09

DOI:10.7655/NYDXBNS20220706

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目录contents

    摘要

    目的:制备温度/超声双重响应型脂质相变液滴(lipid phase⁃change droplet,LPCD),并将其与水凝胶进行复合,通过温度或低强度聚焦超声(low intensity focused ultrasound,LIFU)调控LPCD的内核发生液⁃气相转变,继而调控水凝胶的结构和力学性能。方法:首先通过薄膜水化法制备出脂质膜壳的全氟己烷(perfluorohexane,PFH)相变液滴,对其在温度和LIFU调控下的形貌变化、相转变能力进行表征,同时评估液⁃气相变前后LPCD的超声造影能力。在此基础上将其与水凝胶进行复合,通过各项表征评估温度/超声引起的液滴相变对水凝胶内部结构、浮力和机械性能的影响。结果:LPCD在温度或超声调控下有良好的相转变能力和超声造影能力。脂质液滴相变可使水凝胶内部生成直径在微米量级的诸多气孔,浮力得到显著提高, 压缩应力和溶胀性能也有所变化。结论:脂质相变液滴⁃水凝胶复合材料(LPCD@Hy)是一种有潜力的智能响应型诊疗用微纳材料。

    Abstract

    Objective:Prepare temperature/ultrasound dual⁃responsive lipid phase⁃change droplet(LPCD)and combine them with hydrogels to regulate liquid⁃gas transitions in the core of lipid droplets by temperature or low intensity focused ultrasound(LIFU),and then regulate the structure and mechanical properties of the hydrogels. Methods:Firstly,perfluorohexane(PFH)phase ⁃ change droplets of lipid membrane shell were prepared by thin⁃film hydration method. The morphological changes and phase transition ability under the control of temperature and LIFU were characterized. At the same time,the contrast ⁃enhanced ability of LPCD before and after liquid⁃gas phase transition was evaluated. On this basis,it was combined with hydrogels,and the effects of temperature/ultrasound induced droplet transition on the internal structure,buoyancy and mechanical properties of hydrogels were evaluated by characterization. Results:LPCD had good phase transition ability and contrast ⁃ enhanced ultrasound ability under the control of temperature or ultrasound. Lipid droplet phase transitions caused many micropores inside the hydrogel,which significantly improved buoyancy,varying compressive stress and swelling properties. Conclusion:Lipid phase⁃change droplets⁃hydrogel composite material (LPCD@Hy)is a kind of potential intelligent response micro/nano material for diagnosis and treatment.

  • 相变液滴(phase⁃change droplet,PCD)是一种在微气泡研究基础上发展起来的具有液⁃气相变能力的诊疗一体化微纳材料[1],相变液滴使用具有低溶解度和扩散率的全氟化碳(perfluorocarbon,PFC)作为核心[2],使用白蛋白[3]、表面活性剂[4]、高分子聚合物[5]、脂质[6] 等作为膜壳材料,在其膜壳内外可进一步装载药物、蛋白等活性物质或氧化铁、金等纳米材料,在外界温度、超声、磁场、激光等能量介导下,其内核PFC可由液态转变为气态,从而引起相变液滴结构、尺寸、超声成像能力、释药能力等一系列的变化,赋予其“智能响应”能力。

  • 水凝胶(hydrogel,Hy)是一类通过单体与亲水性基团的物理和化学交联,形成的三维网络结构聚合物[7],可用于药物释放、组织工程和生物学研究等,是良好的生物医用材料[8]。智能响应型水凝胶可以通过单体与交联方式等的改变实现其对pH[9] 和温度[10] 等的响应,进而实现逆体积转变或凝胶⁃溶胶转变等。但目前制备智能响应型水凝胶,大多对原材料性能要求较高、成本高、制造工艺相对复杂,且无法控制水凝胶的孔隙数量与尺度、无法引入治疗性气体;与此同时,提高其对外界响应的灵敏度和精准度也是一大挑战。

  • 相变液滴与水凝胶的结合,为水凝胶的智能调控赋予了新的思路,将相变液滴作为中间媒介,通过外部能量场对液滴相转变阈值的精准、联合调控,间接影响水凝胶的结构与性能。这种新思路的优点在于:一方面,相变液滴本身即是一种优良的诊疗一体化载体材料,在增强超声成像、药物/基因可控传递、高/低强度聚焦超声引导下的肿瘤消融等方面极具潜力,相变液滴的引入不仅能赋予水凝胶以上诸多新功能,还可通过对相变液滴的结构设计实现对外界刺激的快速、精确、多重响应;另一方面,这种通过间接响应达到智能调控的思路,降低了对水凝胶单体和制备工艺的要求,且可引入气体、可控制水凝胶的孔隙数量与尺寸,对其结构和力学性能的调控将更加精准。相变液滴与水凝胶复合材料的研究近年来仍然较少报道,主要的研究有:作为细胞培养或组织工程支架,调控细胞的生长迁移或生长因子的释放[11-12];作为药物载体,进行局部药物递送等[13]

  • 基于以上思路,本研究以脂质作为膜壳材料,以全氟己烷(perfluorohexane,PFH)作为内核,制备出脂质相变液滴(lipid phase⁃change droplet,LPCD),探究其对温度或低强度聚焦超声(low intensity focused ultrasound,LIFU)的响应能力及相变前后的超声造影能力,并将其与光固化型水凝胶进行复合,构建脂质相变液滴⁃水凝胶复合材料(LPCD@Hy),研究温度或LIFU对LPCD@Hy结构、浮力、压缩和溶胀等力学性能的影响。

  • 1 材料和方法

  • 1.1 材料

  • 1,2⁃二棕榈酰⁃sn⁃甘油⁃3⁃磷脂酰胆碱(1,2⁃ dipalmitoyl⁃sn⁃glycerol⁃3⁃phosphatidylcholine,DPPC)、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺⁃聚乙二醇⁃羧基(distearoyl phosphatidylethanolamine polyethylene glycol carboxyl, DSPE ⁃ PEG ⁃ COOH)、全氟己烷(perfluorohexane, PFH)、聚乙二醇二丙烯酸酯[poly(ethylene glycol) diacrylate,PEGDA]和N,N’⁃亚甲基双丙烯酰胺[N, N’⁃methylenebis(acrylamide),BIS](上海阿拉丁控股集团有限公司);胆固醇(cholesterol)(上海赛默飞世尔科技中国有限公司);三氯甲烷和甲醇(上海国药集团化学试剂有限公司);磷酸盐缓冲液(phosphate buffered saline,PBS)(江苏凯基生物技术股份有限公司);苯基⁃2,4,6⁃三甲基苯甲酰基膦酸锂(lithium phenyl ⁃ 2,4,6 ⁃ trimethylbenzoyl phosphonate,LAP) (江阴司特易生物技术有限公司);细胞膜红色荧光探针(1,1’⁃dioctadecyl⁃3,3,3’,3’⁃tetramethylindo⁃ carbocyanine perchlorate,DiI)和细胞膜绿色荧光探针(3,3’⁃ dioctadecyloxacarbocyanine,DiO)(上海碧云天生物科技有限公司)。

  • 1.2 方法

  • 1.2.1 LPCD的制备

  • 采用薄膜水化法[14] 制备LPCD,将DPPC、胆固醇和DSPE⁃PEG⁃COOH按照5∶1∶0.78质量比溶于有机溶剂中,溶剂由三氯甲烷和甲醇按照9∶1的体积比配备而成,加入50 μL 1mmol/L的DiI或DiO溶液 (DiI或DiO染色LPCD)。40℃旋转蒸发仪(上海贤德实验仪器有限公司)旋转2h后,放入真空干燥箱中过夜,加入30mL PBS缓冲液旋转蒸发仪水化2h。水化后加入300 μL PFH,使用超声波细胞破碎仪(南京先欧仪器制备有限公司)超声5min,功率为130W,得到LPCD。

  • 1.2.2 LPCD的结构和粒径表征

  • 使用光学显微镜(Life Technologies公司,美国) 和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)(JEOL公司,日本)观察LPCD的形貌、大小及膜壳情况。使用粒度仪(Anton Paar公司,奥地利) 测定LPCD在常温下的粒径分布和zeta电位。

  • 1.2.3 LPCD相变温度阈值的确定

  • 使用粒度仪分别测定LPCD在常温、56℃、 60℃、66℃的粒径大小,分析其在核心PFH相转变温度附近的粒径变化。并通过光学显微镜观察相转变前后的形貌变化。

  • 1.2.4 超声对LPCD粒径的调控

  • 制备与人体软组织声阻抗相似的体模,体模中有1个用于注入样品的孔洞,将样品注入体模后,使用低强度聚焦超声(low intensity focused ultrasound, LIFU)(深圳一粟医疗科技有限公司)经体模照射LPCD,观察LPCD液⁃气相变现象。超声探头距离样品约1cm,超声频率为840kHz,输出功率为7.3W,脉冲重复周期为20ms,脉冲持续时间为8ms。在超声时间分别为0、10、15、20min时,光学显微镜下观察LPCD的粒径和形貌的变化。

  • 1.2.5 液⁃气相变对LPCD超声造影能力的影响

  • 将相变前和相变后的LPCD样品注入体模,使用小动物超声成像系统(Visual Sonics公司,加拿大)进行成像,超声探头频率为18MHz,增益为30dB。并通过荧光显微镜(OLYMPUS公司,日本)观察相转变前后的形貌变化。

  • 1.2.6 LPCD@Hy的制备

  • 将PEGDA、LAP、BIS按照摩尔比3.6∶1.7∶1放入LPCD溶液中,加入适量的DiI溶液对整个水凝胶染色(浮力实验),待完全溶解后,取160 μL溶液于模具中,405nm蓝紫光固化15s,得到LPCD@Hy。单纯水凝胶(Hy)的制备方法与LPCD@Hy相似,只需将第一步中的LPCD溶液换成PBS即可。

  • 1.2.7 温度对LPCD@Hy结构的调控

  • 使用荧光显微镜、场发射SEM(FEI公司,美国) 和小动物CT(苏州海斯菲德信息科技有限公司)观察25℃和65℃加热3min后LPCD@Hy的内部结构。

  • SEM样品制备:将25℃和65℃加热3min后的LPCD@Hy放入西林瓶中冻干,撕成长条状,喷金,观察剖面的孔洞和网络结构。

  • 小动物CT成像参数:X线管扫描条件设置为60kV和133 μA,单次曝光时间为50ms,扫描分辨率为50 μm,扫描角度间隔0.5°。成像后对图像进行三维重建,得到LPCD@Hy的三维立体图。

  • 1.2.8 超声对LPCD@Hy结构的调控

  • 将LPCD@Hy放入盛有PBS的6孔板中,超声探头对准6孔板,和PBS的液面直接接触,探头距离LPCD@Hy约2cm,超声参数与1.2.4相同。在超声时间分别为0、10、30、50、60min时,荧光显微镜下观察水凝胶中LPCD的粒径和形貌的变化。

  • 1.2.9 温度/超声对LPCD@Hy浮力的调控

  • 将Hy和LPCD@Hy装入带有刻度封闭透明玻璃瓶中,65℃水浴加热,观察水凝胶的浮力变化,然后将加热后的水凝胶放入4℃冰箱,观察降温对水凝胶浮力的影响;用LIFU照射Hy和LPCD@Hy,步骤与1.2.6相同,观察LIFU对水凝胶中LPCD的作用,及其引起的水凝胶内部结构和浮力的改变,最后用125W超声初步评估水凝胶中LPCD相变后形成的微气泡破碎所需超声参数。

  • 1.2.10 液⁃气相变对LPCD@Hy机械性能的调控

  • 压缩性能:将Hy和LPCD@Hy制备成直径约10mm,高4mm的圆柱体。样品分为Hy 25℃组、 Hy 65℃组、LPCD@Hy 25℃组、LPCD@Hy 65℃组。使用生物材料力学性能测试系统(MTS公司,美国) 进行压缩,压缩程度为85%,每个样品重复3次。

  • 溶胀性能:通过称重法测量水凝胶的溶胀率,样品分为Hy 37℃组、Hy 65℃组、LPCD@Hy 37℃ 组、LPCD@Hy 65℃组。每隔一段时间取出水凝胶,用湿润的吸水纸擦去水凝胶表面的水,然后用天平称重,得到Wt,待水凝胶溶胀达到平衡后,取出水凝胶冻干,得到干凝胶的重量W0,计算水凝胶的溶胀率:溶胀率=(Wt-W0)/W0×100%。

  • 2 结果

  • 2.1 LPCD粒径和形貌表征

  • 常温时(25℃)LPCD的平均水动力尺寸为165.7nm(图1A),zeta电位为-7.8mV(图1B),说明液⁃气相变前,LPCD处于纳米尺度。这一尺度使其在光学显微镜下很难被观察到(图1C),进一步通过SEM进行表征(图1D),可以清晰地观察到LPCD的空壳结构,在SEM拍摄过程中,由于电子束的作用使得相变液滴内核瞬间汽化,导致LPCD粒径增大,直至膜壳破裂,形成了大量直径在微米量级的空腔结构,这也一定程度上验证了LPCD在外界刺激下的液⁃气相转变能力及相转变所引起的尺度变化情况。

  • 2.2 温度/超声对LPCD粒径的调控

  • 相变液滴的内核成分PFC在环境温度超过其沸点或压力大于汽化阈值时,可以实现从液态到气态的转变。PFH是一种常用的PFC,沸点为56℃,在37℃下相对稳定[15],且在重复激活方面表现优异[16],因此本研究使用PFH作为LPCD的液态核心。脂质膜壳的包裹通常会对PFH的相转变能力产生影响,改变其发生相转变的阈值温度,通过对常温、56℃、60℃、66℃条件下,LPCD粒径和zeta电位的检测,明确了LPCD的相变温度。

  • 图1 25℃时LPCD的表征

  • Fig.1 Characterization of LPCD at 25℃

  • 图2A为不同温度下LPCD的粒径分布变化情况,可以看出当温度升高至PFH的相变温度56℃ 时,LPCD的平均水动力尺寸由165.7nm增加至344.1nm,粒径分布出现了双峰,说明此时一部分相变液滴内核发生明显汽化,粒径增加明显形成了微米粒度峰,而另一部分相变液滴内核还未发生明显汽化,粒径稍许增加保持纳米粒度峰;当温度升至60℃ 时,LPCD的平均水动力尺寸增长至1 277.7nm,粒径分布成为单峰,说明此时,绝大部分LPCD的内核均发生了明显液气相变,成为粒径为微米级的脂质微气泡;当温度继续升高至66℃时,LPCD的平均水动力尺寸继续增加为1 380.2nm,而粒径分布又一次出现双峰趋势,这是因为随着温度的进一步升高,内核进一步汽化,导致部分微气泡继续长大甚至破裂,留下粒径较小的微气泡稳定存在,使原来的单峰分化为双峰。图2B为不同温度下LPCD的zeta电位变化情况,表明温度变化不会对其表面zeta电位造成太大影响。光学显微镜下观察,也直观地验证了以上粒径变化的结果(图2C)。以上结果表明,使LPCD发生较完全相变的温度范围在60℃至65℃之间,此时LPCD的粒径会由纳米尺度变化为微米尺度。

  • 温度调控LPCD相变需要将温度升高到PFH的相变点56℃以上,这在体内应用时比较受限。压力的变化也能够引起液滴发生相变,称为声液滴汽化现象(acoustic droplet vaporization,ADV)。超声具有无创、无辐射、成本低等特点[17-18],尤其是低强度聚焦超声,在临床上具有较高的应用安全性,可作为声液滴汽化的激励源。图3为LIFU照射0、10、15、 20min时LPCD的光学显微镜图。可以观察到超声照射15~20min时,部分LPCD发生明显相变,粒径显著增加至微米量级。随着超声照射时间的延长,发生液⁃气相转变的LPCD数量逐渐增多。以上实验结果表明,温度/超声调控下LPCD的粒径均能够发生巨大变化,这赋予了LPCD良好的应用潜力。

  • 2.3 液⁃气相变对LPCD超声造影能力的影响

  • 内核液⁃气相变使得纳米级液滴变为微米级气泡,理论上可显著提高其超声造影能力,图4是相变前、后LPCD的体外超声成像结果。可以看出无论是B⁃模式还是造影模式,发生相变之后LPCD的超声图像灰度均高于相变之前(图4A),说明相变液滴液⁃气相转变能够增强超声成像效果。图4B为造影模式下,相变前、后LPCD的平均信号强度随时间变化曲线,可以看出,相变后LPCD的超声图像增强时间可持续4min以上,在造影开始的1min内信号强度最高,之后由于微气泡逐渐发生团聚、破裂等现象,导致超声造影能力逐渐减弱。图4B中也给出了LPCD相变前后的荧光显微镜图片,可以观察出相变前后其形貌的明显变化。

  • 图2 温度对LPCD粒径的调控

  • Fig.2 Regulation of temperature on particle size of LPCD

  • 图3 超声对LPCD粒径的调控

  • Fig.3 Regulation of ultrasound on particle size of LPCD

  • 图4 LPCD的体外超声成像图片

  • Fig.4 Ultrasound images of LPCD in vitro

  • 2.4 温度/超声对LPCD@Hy结构的调控

  • 将LPCD与水凝胶复合后,分别对25℃与65℃ 加热3min后的LPCD@Hy结构进行表征,研究液滴相变对水凝胶结构的影响。图5为加热前后, LPCD@Hy的宏观形貌、CT、荧光显微镜和扫描电镜观察结果。可以看出温控下液滴的相变形成的气泡,可以使水凝胶内部形成密集的孔洞,如图5A中白色空泡和图5E中黄色亮点所示,由于水凝胶内部网络结构的限制,孔洞形状大部分呈梭形而非球形 (图5G),直径在几十微米量级,尺寸大于水凝胶自身的空隙结构(图5H)。

  • 虽然温度能够通过调节LPCD相变调控水凝胶的内部结构,但超声是更为有效和实用的方法。前述实验已经证实LIFU能够促使LPCD在水溶液中发生相变,但液滴汽化的声压阈值与周围介质的硬度和黏度有关,因此,本文通过荧光显微镜观察,探究了不同照射时间下LPCD在水凝胶中的相变情况,研究超声调控下液滴相变对水凝胶结构的影响。图6为LIFU照射0、10、30、50、60min时LPCD@Hy的荧光显微镜图。可以观察到,随着照射时间的增长,LPCD在水凝胶中的相变程度不断增大,逐步形成大量百微米量级的气孔。与温度调控相比,超声调控可通过对照射时间和强度的调节,实现在特定的时间和空间位置,对水凝胶结构的更精准和连续调控。上述表征结果证实了相变液滴可以作为中间媒介,通过响应外部温度或超声变化,间接而明显地改变水凝胶的结构。为水凝胶在细胞培养、组织工程和药物递送等方面的应用提供了新思路。

  • 2.5 温度/超声对LPCD@Hy浮力的调控

  • 理论上,LPCD@Hy内部结构的变化会对其性能造成影响。图7A直观地表明液滴相变会引起水凝胶浮力的显著变化,外部温度或超声能量的介导,均无法使未与相变液滴复合的水凝胶Hy浮力发生变化,而与相变液滴复合的水凝胶LPCD@Hy,65℃加热32~42s即开始浮起并最终稳定漂浮于液面上,降温至4℃未明显改变水凝胶在水溶液中的位置,说明降温未对水凝胶的结构和浮力产生明显影响。同样,LPCD@Hy在LIFU照射50min时开始浮起,60min时能够稳定地漂浮在液面上。当增大超声功率至125W照射15min后,LPCD@Hy再次下沉至溶液底部,光学显微镜观察发现125W超声作用前后水凝胶的结构发生了明显变化,超声前水凝胶中存在的大量微米级气泡(图7B),超声作用后气泡消失(图7C),表明调节超声强度和作用时间,不仅可以使水凝胶中的LPCD发生相变,还可以产生破裂。以上结果提示,与LPCD的结合不仅可将气体成分引入水凝胶,还可通过对温度和超声的更细致调控,精准控制水凝胶在溶液或血液中的位置。

  • 图5 温度对LPCD@Hy结构的调控

  • Fig.5 Regulation of temperature on the structure of LPCD@Hy

  • 图6 超声对LPCD@Hy结构的调控

  • Fig.6 Regulation of ultrasound on the structure of LPCD@Hy

  • 图7 LPCD@Hy温度/超声调控下的浮力变化

  • Fig.7 Buoyancy variation of LPCD@Hy under temperature/ultrasound regulation

  • 2.6 液⁃气相变对LPCD@Hy机械性能的影响

  • 为了对比LPCD液⁃气相变对水凝胶压缩性能和溶胀性能的改变,通过加热的方式使水凝胶中的LPCD发生相转变,因为相比于超声,温度升高时水凝胶受热更均匀,LPCD相转变更完全,水凝胶整体结构的改变更显著。首先,分析了液滴引入对水凝胶压缩性能的影响。图8A中的压缩应力⁃应变曲线表明,未复合相变液滴的水凝胶Hy,升温前后的应力曲线变化不大,说明升温对水凝胶自身的机械性能影响较小。而复合了相变液滴的水凝胶LPCD@Hy,与Hy相比表现出较低的压缩强度,这是因为液滴的加入使得水凝胶的内部有了新的结构单元,交联网络更加不规则,导致凝胶强度降低。另一方面,升温对LPCD@Hy的压缩性能也会产生影响。65℃加热后,在压缩应变为60%时,压缩应力从21.06kPa上升到28.99kPa,而最大压缩应变由71.22%降低到65.44%,这是因为相变液滴在此过程成为微气泡,原本的液态内核成为气态,使凝胶抗压能力增强;而微气泡进一步撑大了水凝胶的网络结构,增加了其结构的不规则度,使其增强硬度的同时降低了韧性。

  • 水凝胶的溶胀率是评价水凝胶性能的重要指标,也在一定程度上影响水凝胶在各方面的应用。图8B中溶胀率随时间的变化曲线表明,未复合相变液滴的水凝胶Hy升温后的溶胀速率和平衡溶胀率大于37℃升温前,说明升温使得水凝胶网络结构变得疏松,对溶胀产生较大影响。而复合了相变液滴的水凝胶LPCD@Hy,与Hy相比,在37℃和65℃都表现出较低的溶胀率,这是因为LPCD在水凝胶网络结构中起一定的支撑和空间占据的作用,导致37℃时水凝胶不容易发生溶胀;另一方面,65℃时LPCD粒径变为微米级,在水凝胶网络结构中占据一定的空间,使得外环境的PBS溶液无法进入水凝胶内部。这也说明LPCD的加入使得水凝胶的网络更加稳定,溶胀性能相对减小。通过4条曲线的对比,可以发现水凝胶的溶胀率在温度较高时表现出一定的退溶胀性质,随后在不同的条件下均随时间逐渐增大至平台期。

  • 3 讨论

  • 相变液滴与智能响应水凝胶均是近年来研究的热点,而将两者结合,设计能够响应外部多种激励的复合水凝胶的研究还鲜有报道。本研究制备了一种温度/超声双重响应型脂质相变液滴,并对其在温度/超声激励下的相转变能力,液⁃气相变前后的超声造影能力进行评估,同时,当其与水凝胶复合后,研究了温度/超声激励下,相变液滴对水凝胶的结构与性能的调控。

  • 在温度和超声调控下,脂质相变液滴能够发生液⁃气相转变,由纳米级液滴蒸发形成微米级气泡。和温度产生的单纯热效应相比,超声能够通过空化作用、机械作用等综合效应刺激液滴发生相变[19]。相变液滴相转变后能够增强超声造影效果,主要是由于与纳米液滴相比,微米级气泡有更大的散射面积,内核气体也比液体有更大的声阻抗,从而可以有效反射声波。外部激励对相变液滴超声造影能力的调控,一定程度上解决了传统微气泡的应用弊端。外界激励前,PFC核心保持液态,相变液滴粒径处于纳米量级,在血管内有较好的循环稳定性[20],且可以通过血管壁扩张进入病变组织,克服了传统微气泡由于微米尺度的限制易被网状内皮系统清除[21],无法透过血管进入肿瘤组织内部,从而仅适用于血管造影的不足;外界能量激励之后,纳米液滴转化为微气泡,又克服了纳米尺度造影剂对超声信号的增强作用不足的弊端。

  • 和水凝胶结合后,在温度和超声的调控下,相变液滴同样能够发生液⁃气相转变,在水凝胶内部形成大量孔洞,从而改变水凝胶内部的结构;同时,能够通过调节相变液滴的相变程度控制水凝胶浮力的变化。除此之外,液⁃气相转变会影响水凝胶的机械性能,相变液滴的引入会降低水凝胶的压缩强度,升温后,使水凝胶的硬度增加,韧性下降。本文研究了温度和超声场对相变液滴⁃水凝胶复合材料的调控,但在超声对水凝胶结构性能变化的更精准调控方面,还有待进一步深入。

  • 综上所述,本研究制备了一种温度/超声双重响应型脂质相变液滴,可在温度/超声激励下实现液⁃气相转变,能有效提高相变液滴的超声造影能力,同时,当与水凝胶复合后,通过温度/超声激励,可以间接调控水凝胶的结构与性能。该研究目前尚处于初步阶段,后续将从以下几个方面深入:优化相变液滴的结构,构建适用于体内应用的低沸点相变液滴;对相变液滴进行精准调控,细化超声参数,并探索不同尺寸相变液滴液⁃气相变所需的超声强度阈值;研究水凝胶结构和力学性能的改变对药物释放、组织工程、细胞培养等应用的影响。

  • 图8 相变液滴⁃水凝胶复合材料的压缩和溶胀性能

  • Fig.8 Compression and swelling properties of phase⁃change droplets⁃hydrogel composites

  • 参考文献

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