Page 55 - 南京医科大学学报自然科学版

第42卷第7期 赵 婵，刘 昊，陈洁莹，等. 温度/超声双重响应型相变液滴对水凝胶结构性能的调控［J］.
2022年7月 南京医科大学学报（自然科学版），2022，42（7）：948-956 ·951 ·

A B
7
165.7 nm
1.5 -7.8 mV
6
5
（ % ） 4 （ % ） 1.0
分布 3 相对频率

2 0.5
1
0 0
1 10 100 1 000 10 000 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80
粒径（nm） zeta电位分布（mV）
C D

200 μm 1 μm

A：LPCD 粒径分布；B：LPCD zeta电位；C：LPCD光学显微镜图片；D：LPCD扫描电镜图片。
图1 25 ℃时LPCD 的表征
Figure 1 Characterization of LPCD at 25 ℃

图 2A 为不同温度下 LPCD 的粒径分布变化情 的变化也能够引起液滴发生相变，称为声液滴汽化
况，可以看出当温度升高至 PFH 的相变温度 56 ℃ 现象（acoustic droplet vaporization，ADV）。超声具有
时，LPCD 的平均水动力尺寸由 165.7 nm 增加至 无创、无辐射、成本低等特点 ［17-18］ ，尤其是低强度聚
344.1 nm，粒径分布出现了双峰，说明此时一部分相 焦超声，在临床上具有较高的应用安全性，可作为
变液滴内核发生明显汽化，粒径增加明显形成了微 声液滴汽化的激励源。图 3 为 LIFU 照射 0、10、15、
米粒度峰，而另一部分相变液滴内核还未发生明显 20 min 时LPCD 的光学显微镜图。可以观察到超声
汽化，粒径稍许增加保持纳米粒度峰；当温度升至 照射 15~20 min 时，部分 LPCD 发生明显相变，粒径
60 ℃ 时，LPCD的平均水动力尺寸增长至1 277.7 nm， 显著增加至微米量级。随着超声照射时间的延长，
粒径分布成为单峰，说明此时，绝大部分LPCD的内 发生液⁃气相转变的 LPCD 数量逐渐增多。以上实
核均发生了明显液气相变，成为粒径为微米级的脂 验结果表明，温度/超声调控下 LPCD 的粒径均能够
质微气泡；当温度继续升高至66 ℃时，LPCD的平均 发生巨大变化，这赋予了LPCD良好的应用潜力。
水动力尺寸继续增加为 1 380.2 nm，而粒径分布又 2.3 液⁃气相变对LPCD超声造影能力的影响
一次出现双峰趋势，这是因为随着温度的进一步升 内核液⁃气相变使得纳米级液滴变为微米级气
高，内核进一步汽化，导致部分微气泡继续长大甚 泡，理论上可显著提高其超声造影能力，图4是相变
至破裂，留下粒径较小的微气泡稳定存在，使原来 前、后 LPCD 的体外超声成像结果。可以看出无论
的单峰分化为双峰。图 2B 为不同温度下 LPCD 的 是 B⁃模式还是造影模式，发生相变之后 LPCD 的超

zeta电位变化情况，表明温度变化不会对其表面zeta 声图像灰度均高于相变之前（图4A），说明相变液滴
电位造成太大影响。光学显微镜下观察，也直观地 液⁃气相转变能够增强超声成像效果。图4B为造影
验证了以上粒径变化的结果（图 2C）。以上结果表 模式下，相变前、后LPCD的平均信号强度随时间变
明，使 LPCD 发生较完全相变的温度范围在 60 ℃至 化曲线，可以看出，相变后LPCD的超声图像增强时
65 ℃之间，此时 LPCD 的粒径会由纳米尺度变化为 间可持续4 min以上，在造影开始的1 min内信号强
微米尺度。 度最高，之后由于微气泡逐渐发生团聚、破裂等现
温度调控LPCD相变需要将温度升高到PFH的 象，导致超声造影能力逐渐减弱。图4B中也给出了
相变点56 ℃以上，这在体内应用时比较受限。压力 LPCD 相变前后的荧光显微镜图片，可以观察出相