Как открывать мягкие наночастицы с помощью звуковых волн

Фокусированный ультразвук может улучшить доставку терапевтических агентов, делая клеточные и синтетические мембраны более проницаемыми. Однако взаимодействие ультразвуковых пузырьков с мембранами изучено недостаточно.

Мягкие липидные оболочки — ключевой компонент клеточных барьеров и основа наноносителей для лекарств. Их можно «вскрыть» сфокусированными звуковыми волнами, что позволяет локально открывать барьеры для доставки препаратов.

Исследование в реальном времени показало, что липидные оболочки легче всего вскрываются, когда они близки к точке плавления — переходу из гелеобразного состояния в жидкообразное. Пузырьки начинают формироваться при меньшей акустической энергии и дольше существуют именно во время этой фазового перехода.

После разрыва оболочки образуется полость, и липиды на границе раздела испытывают испарительное охлаждение (аналогичное охлаждению при испарении пота). Это может локально заморозить липиды или даже воду на границе раздела.

Объяснение наблюдаемых эффектов потребовало новой модели, учитывающей тепловой поток между мембранами и окружающей жидкостью.

Эта модель термодинамики мембран может быть использована для оптимизации лекарственных носителей с оболочками, которые проходят фазовый переход в нужный момент во время ультразвуковой процедуры.