超声操控微纳米药物颗粒的理论及声场设计仿真研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要超声操控微纳米颗粒的理论及声场设计研究摘要近年来，人们提出局部药物输送技术一外场力(超声、光场、磁场等)驱动微纳米。颗粒(携带药物的微泡，微纳米药物液滴、固体粒子)定点聚集并释放药物。这类技术‘II能提高目标部位药物浓度，降低药物对全身正常组织的毒副作用，引起了人们的极大关。注。而如何利用各种外力场，对微纳米药物颗粒进行有效操控，使其在血流场中能沿着指定路径运动并聚集在目标病灶组织，成为该治疗手段的核心技术之一。在超声给药的过程中主要分为两个过程，首先对微纳米药物进行控制，即将微纳米药物聚集在定点部位，

2、然后将聚集在定点部位的微纳米颗粒击碎，使其释放药物，提高了局部给药的浓度，达到良好的治疗效果。在这个过程中如何将药物聚集在定点部位是一个重点问题，因此本文主要研究了如何设计声场能够定点的聚集微纳米颗粒，如何对微纳米颗粒进行精确的控制。本文首先概述了超声造影剂的发展现状，回顾了超声在治疗和诊断方面的发展，阐述了几种给药的方法。其次，介绍了利用超声控制微纳米颗粒的几种方法，对超声操控微纳米颗粒的理论进行了研究，为后面声场的设计打下基础。然后，利用ANSYS有限元分析软件，建立了一维声场和二维声场的有限元模型，对其声场的特性进行了分

3、析研究。在二维声场中，对装置两边的电极同时施加相同的频率和电压，压电陶瓷同时产生两个方向上的振动，形成了二维声场。通过改变施加在电极上的电压，讨论了其对二维声场分布的影响。最后，设计了一种能够多模态控制微纳米颗粒的装置，该装置即可以形成一维声场又可以形成二维声场。通过改变施加在压电陶瓷上的频率，压电陶瓷的振动模态产生的变化，从而实现对声场模态进行的控制，讨论了频率对声场的影响。利用ANSYS乃模态分析和谐响应分析对以上实验进行了仿真，得到相应的结果。关键词：超声辐射力；有限元仿真；微纳米颗粒；药物输送^●～厶’，·东北大学硕士

4、学位论文hbstractTheoryofUltrasoundMicro／nanoParticleManipulationandResearchofAcousticFieldDesignAbstractNowadays，theconceptofdrugdeliveryhasbeenboughtforward．makeuseoffieldforce(suchas：Ultrasound，lightfield，magneticfield)todrivethenano／micro．particles(microbubblescarryi

5、ngdrugs，micro—droplet，solidparticles)，thenmaketheparticlesaggregationandfragmentation．SuchtechnologyCanincreasetheconcentrationofdrugandreducethesideeffect．Sosuchtechnologieshaveraisedgreatconcern．Howtomakeuseofthefieldforcetomanipulatetheparticleseffectivelyandmake

6、themmovealongthespecificrouteandaggregateatthelesionarethekeytechnology．TherearetwoprocessduringtheUltrasounddrugdelivery,thefirstisthatthemicro／nanoparticlesarecontrolledbyUltrasoundandconcentrated．Thesecondisthattheparticlesconcentratedarefragmentizedandreleasedth

7、edrug．Thequestionhowtomaketheparticlesaggregateisveryimportantamongtheprocessofdrugdelivery．Sothepapermainlyfocusonhowtodesigntheacousticfield，howtomanipulatetheparticlesThefirst，thethesisintroducethedevelopmentoftheUCA(UltrasoundContrastAgent)andretrospectthedevelo

8、pmentofUltrasounddiagnosesandUltrasoundtherapy,thepaperalsoreviewsomemethodsofdrugdelivery．Thesecond，thethesisintroducesomemanipulationpar