Контролируемый нуклеации кавитации от плазмонных наночастиц золота для укрепления высокой интенсивности сосредоточены УЗИ приложений

Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в высокой интенсивности сосредоточены ультразвукового поля, такие как может лазерного ультразвука нуклеаленной кавитации быть использованы для руководства, а также повышения HIFU лечения рака. Основным преимуществом этой техники является то, что благодаря сочетанию наночастиц, HIFU и лазерного освещения, он может преодолеть ограничения каждого из этих условий сами по себе. Изготовляем фантомы, чтобы продемонстрировать метод нуклеации.

Начните с деионизированной, де-газовой воды комнатной температуры в стеклянном стакане. Кроме того, подготовить 40%вес по объему акриламида / бис-акриламида раствора. Добавьте раствор в воду, а затем буфер, и аммоний persulfate.

Поместите стакан в вакуумную камеру, расположенную на магнитной перемешиваемой пластине. Добавьте 40-миллиметровый магнитный перемешивание PTFE в стакан и перемешайте на средней скорости. Медленно добавьте порошок альбумин сыворотки крупного рогатого скота.

После этого закройте вакуумную камеру и запустите вакуумный насос. Поддерживайте целевой вакуум и продолжайте помешивать в течение 60 минут. Далее отпустите вакуум и продолжайте работать с раствором.

Добавить наночастицы для фантомов, которые требуют их. Для всех фантомов добавьте катализатор. После пяти минут смешивания, залить раствор в отдельных форм и ждать 20 минут.

Это пример фантома, который устанавливается и удаляется из формы. Он готов к использованию в эксперименте. После того, как фантомы установлены, хранить пониженные фантомы в герметичном контейнере.

Чтобы создать фантом выравнивания, начните с фантомного решения. Поместите стакан и перемешать бар в вакуумной камере на магнитной мешалки. Начните перемешивание на средней скорости, и насос камеры в целевой вакуум.

После извлечения раствора, залить 25 миллилитров в форму и добавить катализатор. Подождите 20 минут, прежде чем поместить одномиллиметровую сферическую металлическую цель в центр фантома. Затем вылейте еще 25 миллилитров фантомного раствора в форму.

Добавить катализатор и ждать еще 20 минут. При наборе фантом выравнивания готов к использованию или хранению в герметичном контейнере. Подготовь установку для эксперимента.

Для этого ими имеется акриловый резервуар для воды с 4,5 литрами деионизированной, де газизированной воды. На одном конце бака поместите акустический амортизатор. Далее, обратить внимание на высокую интенсивность сосредоточены ультразвукового превратно-

Гора его, и это совместно выровнены широкополосного гидрофона на трехосевой микрометровой стадии. Полностью погрузите предук и гидрофон в бак, чтобы противостоять амортизатору. Подключите предуцера к цепи сопоставления, которая позволит ему управляться на третьей гармонической.

Эта схема соединена непосредственно с выходом усилителя питания RF, который имеет цифровой генератор функций в качестве ввода. Генератор функций запрограммирован удаленно. После калибровки, получить выравнивание фантом продолжать настройку.

Фантом должен быть в 3D печатном держателе и установлен на автоматизированной 3D-сцене. Распоимите фантом так, чтобы магнитная цель была на приблизительном фокусном пике превьдуцера. Теперь подключите гидрофон непосредственно к карте сбора данных.

Используйте предуцатор и гидрофон для пульса эхолокации цели выравнивания. Отправьте три микросекунды, 10-цикл всплеска, и просматривать обнаруженный сигнал в режиме реального времени на компьютере. Отрегулируйте микрометровую стадию трансдуцера, чтобы изменить время полета и амплитуду сигнала.

Система выравнивается после того, как время полета составляет 85 микросекунд, а амплитуда сигнала максимизируется. Затем подключите широкополосный гидрофон непосредственно к фильтру с высоким проходом в пять мегагерц. Отправьте сигнал через 40-децибелный предупроверитель, а затем на карту по сбору данных.

Теперь найте лазерное освещение для образца. Синхронизировать 532 нанометровый импульсный лазер с генератором функций с помощью цифрового генератора импульсов задержки TTL. Используйте лазер для перекачки оптического параметрического осциллятора.

Свями его выход в фантоме с двухмиллиметровым оптоволоконным пучком. На баке, смонтировать это волокно на микрометровой сцене. Распоить волокно перед фантомом под углом 45 градусов от акустической оси.

Для выравнивания используйте видимый свет. Распоитить луч, чтобы иметь цель выравнивания в центре 15-миллиметрового лазерного пятна. Наконец, распоистив цифровой микроскоп и источник белого света по разные стороны резервуара для воды.

Намонтировать микроскоп на микрометровой сцене. Распоить его, чтобы иметь цель выравнивания в фокусе в своей области зрения. Убедитесь, что правильный фантом на месте.

В этом случае соответствующий фантом ткани заменяет фантом выравнивания. Настройте длину волны лазера на поверхностный плазмоновый резонанс наночастицы. На компьютере управления установите предуцера, чтобы произвести 10-цикл всплеска, и установить лазерную беглость.

Целевой координационный пик высокой интенсивности сосредоточены ультразвука взрыв 10 миллиметров в глубину и в 13 уникальных местах в вертикальном направлении, расхитяемых на пять миллиметров. Убедитесь, что фантом ткани находится на месте в баке. Затем с помощью программного обеспечения установите параметры флюенса и непрерывного воздействия волн.

Используйте микроскоп для записи теплового образования поражения, так как высокоинтенсивное сфокусированное УЗИ с выбранным пиковым отрицательным давлением направлено в одном месте. Эти данные детектор напряжения по сравнению со временем для короткой, высокой интенсивности сосредоточены ультразвукового воздействия для различных фантомов в различных условиях. В этих наборах данных фантомы также подвергались воздействию лазерного освещения.

Тем не менее, один фантом не имеет nanorods и один фантом сделал. В этих наборах данных оба фантома имели нанороды, но один подвергался воздействию лазерного освещения, а другой фантом - нет. Это свидетельствует о том, что широкополосные выбросы обнаруживаются только при наночастицах, ультразвуковом воздействии и лазерном освещении.

Этот микроскоп видео служит примером формирования тепловых и кавитации поражений в гель фантом с нанородами подвергаются высокой интенсивности сосредоточены ультразвука и лазерного освещения. При попытке этой процедуры, важно помнить, чтобы носить подходящее личное защитное оборудование при обработке химических веществ и обеспечить правильную защиту глаз используется при использовании лазера. После его развития, этот метод может проложить путь для исследователей в области высокой интенсивности целенаправленной ультразвуковой терапии для изучения с использованием молекулярных целевых наночастиц для повышения лечения рака через целенаправленные и быстрые тепловые абляции.