研究空化增强治疗

这些台式系统的设计、数据采集与分析原理可作为体外研究空化增强治疗的合理基础。我们的技术能够在保持空化间歇监测、可重复的样品定位以及与常规细胞分析方法兼容等关键实验特性的同时，实现高通量检测。空化增强治疗具有多种潜在应用，包括癌症和中风等疾病的治疗。

通过更深入地理解其基本机制，我们可以开发出更有效的治疗方法。本研究提供了一个易于重复的系统设计与实施框架，可用于研究多种由空化效应诱导的细胞生物效应，包括药物递送、声孔效应和声打印技术。

获得有意义的结果需要确保实验的可重复性，并对所有变量进行控制。必须进行所有相关对照，并测量电噪声。在准备声学转染系统时，需将填充液体在100 kPa压力下脱气至少两小时，以最大限度降低声波传播路径中发生空化的可能性。

建议使用溶解氧探头确认氧气分压低于10 kPa。缓慢填充测试腔，以最大限度减少空气重新进入脱气液体，并立即清除换能器和培养基容器表面残留的气泡。根据制造商的建议，使超声源功率放大器预热，以确保增益和输出随时间保持稳定。

在轻轻且持续搅拌的同时稀释空化剂，以制成均匀的悬浮液，避免截留宏观气泡或破坏空化剂。处理微泡时，务必小心操作。在准备SAT2时，实验开始前，使用乙醇对PDMs盖子进行灭菌。

将灭菌后的盖子压合到培养皿上，形成细胞培养腔室。取一支10毫升注射器，安装18号钝头针头，并吸入10毫升填充液。将针头插入PDM的其中一个填充孔，同时倾斜装置，使大尺寸气泡能从开放的填充孔中逸出，缓慢注入液体以填充腔室。当腔室充满后，将一根4至5毫米长的聚合物棒插入开放孔中，并将组件摆放至填充孔处于水平方向的位置。

在注射额外液体的同时拔出针头，以防止空气被吸入腔室，然后用另一根聚合物棒封闭填充孔。目视检查腔室，确认是否存在截留的大气泡，并将细胞暴露室压入腔室支架中。在确定细胞暴露室的安装方向时，需考虑悬浮颗粒的浮力及其对颗粒与细胞接触的影响。

然后以水平角度降低腔室盖，以防止大气泡停留在设备的浸没部分，将盖子安装到腔室顶部。在进行实验测量之前，使悬浮液与腔室温度达到热平衡。使用细针式热电偶确认腔室内的温度已稳定。

为了在时间和频率域中实时监测实验，启动数据采集过程并打开超声源驱动信号。在整个实验过程中，使用高压探头监测驱动超声源的放大器输出信号，以确保暴露过程按预期进行。同时确保示波器已设置为补偿探头的衰减。

被动空化检测器的时间域监测可揭示信号是否与当前仪器设置相匹配，以及空化信号是否早于预期出现。频域监测可实现对气泡行为类型的分析，并可根据需要调整驱动水平，以达到所需的细胞刺激效果。在本分析中，在最低入射压力下，被动空化检测器的响应完全由0.5 MHz超声基波频率的整数谐波组成。

压力从 0.2 MPa 增加到 0.3 MPa 时，频谱中除进一步增强的整数谐波外，还出现了明显的超谐波。在这两个压力下，时域波形相似，但 0.3 MPa 的结果在脉冲持续时间内表现出更大的变异性。在最高压力下，由于明显增强的宽带噪声（可能由微泡破裂引起的惯性空化所致），时域波形的幅度相对于较低压力呈非线性增长。

在此，展示了在50秒曝光时间内记录的完整光谱，期间光源每0.2秒发射两次毫秒级脉冲。如本图所示，对应总谐波和宽带功率的变化，初始尖峰伴随产生大幅值的宽带响应，该尖峰被认为与最大气泡的破裂相关。数秒后，宽带响应迅速减弱，这显然归因于气泡的破坏。

在使用微气泡与正常PBS按20比1稀释的分析中，时间和样本平均谱显示，未聚焦的被动空化检测器比聚焦检测器具有更强的宽带响应，同时在谐波和超谐波功率方面表现出更低的样本间变异性。空化诱导的生物效应可通过荧光显微镜、流式细胞术或生物测定等技术进行评估。

这使得空化活性与生物学效应之间的稳健关系得以建立。该技术帮助我们更深入地识别气泡行为与生物学效应之间的关联，揭示了空化介导药物递送背后的一些潜在新机制。