新型超聲造影劑的力學特性與模型研究

《新型超聲造影劑的力學特性與模型研究》是依託廣東石油化工學院，由肖潭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型超聲造影劑的力學特性與模型研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：肖潭
• 依託單位：廣東石油化工學院

項目摘要

新型超聲造影劑是內含氣體的微囊，表面修飾特異性配體，殼體或殼內攜帶藥物或基因，可套用於藥物輸送、基因治療、溶栓治療、腫瘤靶向顯影與治療等方面。在新型超聲造影劑的設計過程中，需要對微囊殼體材料的力學性質以及微囊在超聲輻射作用下的力學行為進行分析，以Rayleigh-Plesset方程為基礎的傳統微泡微囊模型不再適用於新型造影劑。本項目計畫從微囊外殼的微觀結構特點著手，利用分子動力學模擬和微力載入實驗等手段，分析殼材料的本構關係以及生理環境（溫度，pH值）對微囊外殼力學性質的影響，然後利用現有的連續介質力學的理論框架和求解體系，建立微囊的力學模型並求解其在外部載荷作用下的力學回響，同時進行相應的力學實驗進行驗證。新型造影劑在超聲激勵下的力學回響性能決定了超聲顯影與治療的效果，本項目的研究將為新型超聲造影劑的力學性能設計與臨床套用研究提供理論模型與計算方法。

結題摘要

新型超聲造影劑是內含氣體的微囊，表面修飾特異性配體，殼體或殼內攜帶藥物或基因，可套用於藥物輸送、基因治療、溶栓治療、腫瘤靶向顯影與治療等方面。在新型超聲造影劑的設計過程中，需要對微囊殼體材料的力學性質以及微囊在超聲輻射作用下的力學行為進行分析，以Rayleigh–Plesset方程為基礎的傳統微泡微囊模型不再適用於新型造影劑。本項目從微囊外殼的微觀結構特點著手，利用分子動力學模擬和微力載入實驗等手段，分析殼材料的本構關係以及生理環境（溫度，pH值等）對微囊外殼力學性質的影響，然後利用現有的連續介質力學的理論框架和求解體系，建立微囊的力學模型並求解其在外部載荷作用下的力學回響，同時進行相應的力學實驗進行驗證。相關研究結果表明，微觀尺度下材料的模擬結果經過非局域化處理，與大尺度下材料的力學實驗結果對比具有可比性。通過高分子材料的薄膜壓陷實驗和微囊壓縮實驗，能夠計算出微囊殼體材料力學的參數。因此，有可能在今後載藥微囊的設計過程中，通過數值模擬研究這種相對快速、低成本的手段，為微囊設計初期的大規模方案篩選提供參考。大幅度降低載藥微囊外殼新材料的試製與性能實驗需所要負擔的時間和經費消耗。