使用微流体模型实时成像纳米泡超声波对比剂的流动,扩散和扩散通过细胞外矩阵使用微流体模型

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 纳米技术纳米技术
• 医疗成像医学成像

背景情况:

• 脂质稳定纳米颗粒与 perfluorocarbon 气核,称为纳米泡,对分子超声波成像和图像导向治疗有希望.
• 它们的小尺寸和灵活的外使它们能够通过瘤中常见的超透性血管系统进行扩散.
• 然而,完整的纳米泡扩散的动态和深度仍然不太清楚.

研究的目的:

• 开发和利用带有细胞外基质 (ECM) 和高频超声成像的微流体芯片,用于实时描述纳米泡外流动的动态.
• 调查矩阵孔径和纳米粒子大小对纳米泡扩散和透深度的影响.
• 建立一种方法来区分流动和外流的纳米气泡,使用时差关系分析.

主要方法:

• 开发一种微流体芯片,该芯片包含一个环绕着可调节孔隙的细胞外基质的光层.
• 使用高频超声波对纳米泡扩散进行实时成像,提供大视野以捕捉矩阵异质性.
• 分析纳米泡扩散率和透深度在不同孔径大小和度的原I矩阵中.
• 应用脱关系时间分析来区分血管内和血管外纳米泡运动.

主要成果:

• 与3.7微米孔径矩阵相比,纳米泡在1.3微米孔径矩阵中扩散速度快25倍,透深度0.19毫米,比3.7微米孔径矩阵更深.
• 在3.7微米孔径矩阵中,纳米泡的扩散速度比较大的纳米泡 (~875nm直径) 快92倍.
• 脱时间分析成功地区分了流动和外流的纳米泡.

结论:

• 一个超声兼容的微流体芯片和实时成像的组合提供了宝贵的洞察力,在异质的细胞外矩阵内空间时间纳米粒子运动.
• 这种方法可以帮助预测参数,如注射剂量,以改善纳米颗粒从体外到体外应用的翻译.
• 了解纳米气泡外流动力学对于优化它们在分子超声波成像和图像导向疗法中的使用至关重要.