作者:克拉拉·王，瑞尔森大学 显示磷脂包装中膜加强件和膜软化器影响的气泡膜示意图
荣誉:阿明·贾法里·索亚赫德和阿尔·C
德莱昂 如果在单词联想游戏中给你“超声波”，你可能很容易想到“声波”
但近年来，一个新名词浮出水面:泡沫
事实证明，这些短暂的球形有助于改善医学成像、疾病检测和靶向给药
只有一个小故障:气泡在注入血液后很快就消失了
现在，经过10年的工作，一个多学科的研究团队已经建立了一个更好的泡沫
他们的新配方产生了带有可定制外壳的纳米级气泡——如此之小和持久，以至于它们可以到达和穿透人体中一些最难到达的区域
这项工作是铝碳之间的合作
德莱昂和合著者，在阿加塔的监督下
克里夫兰凯斯西储大学医学院放射科的埃克斯纳和阿明·贾法里·索贾赫罗德在瑞尔森大学物理系的迈克尔·科里奥斯和多伦多生物医学工程、科学和技术研究所的监督下
他们的研究结果最近发表在《美国化学学会纳米》杂志的一篇题为“壳稳定纳米气泡的精确可控声学响应:高产率和窄分散度”的论文中
“这一进步最终会导致更清晰的超声图像，”科里奥斯说
“但更广泛地说，我们共同的理论和实验发现提供了一个基础框架，将有助于建立纳米气泡在生物医学领域的应用，并有可能进入其他领域，从材料科学到表面清洁和混合
" 超声波中的气泡:缩小到纳米级 超声波是世界上第二大最常用的医学成像方式
与其他形式一样，患者可以吞咽或注射药剂以产生图像对比度，从而使身体结构或体液更容易被看到
有了超声波，气泡就成了造影剂
这些充满气体的球体被一层磷脂外壳包裹着
当超声波与气泡相互作用时，就会产生反差，导致气泡振荡并反射声波，这些声波与身体组织反射的声波有很大不同
气泡通常用于患者，以提高图像质量和增强疾病检测
但是由于它们的尺寸(大约与红细胞相同)，微泡被限制在血管中循环，并且不能到达外部的患病组织
埃克斯纳说:“我们在CWRU的研究小组现在设计了稳定的、长循环的纳米级气泡——直径为100-500纳米。”
“它们是如此之大，以至于它们甚至可以挤过癌症肿瘤渗漏的脉管系统
" 有了这些能力，纳米气泡非常适合更精细的应用，如分子成像和靶向药物输送
通过与瑞尔森团队的合作，研究人员对纳米气泡如何通过超声波可视化的理论有了更清晰的理解，以及需要什么成像技术来最好地可视化体内的气泡
控制纳米气泡行为 除了尺寸问题，气泡也是复杂的振荡器，表现出难以控制的行为
在目前的工作中，研究小组还设计了一种方法来精确控制和预测气泡如何与超声波相互作用并对超声波做出声学响应
“通过在我们的气泡配方中引入膜添加剂，我们展示了控制气泡壳变得多硬(或多柔韧)的能力，”德莱昂说
“然后可以定制气泡配方，以满足不同应用的特殊需求
" 例如，更坚硬、稳定的气泡设计可以持续足够长的时间，以到达难以接近的身体组织
较软的气泡可以产生某些类型身体组织的更清晰的超声图像
气泡振荡甚至可以被调整以增加细胞渗透性，潜在地增加对患病细胞的药物输送，这反过来可以减少所需的剂量
病人，最终的受益者 在成功地展示了定制泡壳特性及其与声波的相互作用的能力之后，目前的工作对纳米泡的潜力产生了令人兴奋的影响——在诊断和治疗应用中
Sojahrood看到了许多潜在的好处，对于生物医学和临床患者
“与其他成像或治疗选择相比，如手术刀手术、笨重的磁共振成像设备或CT扫描中放射性碘的风险，超声波可能要快得多，便宜得多，更有效，侵入性更小，”他说
“通过纳米气泡推进超声波技术，我们最终可以使诊断和治疗更加可行和有效，甚至在世界上更偏远的地区，最终改善患者的预后，挽救更多的生命
"
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