Aigtek电压放大器在声空化微流控器件研究中的应用

【概述】

本研究中使用ATA-2031高压放大器，搭建声空化微流控器件实验系统。为满足生物医药领域对小粒径脂质体药物高效、可控制备的严苛需求，克服传统脂质体制备方法存在的粒径分布广、需高流率比导致药物浓度降低、工艺繁琐等局限，本研究设计并研制了声空化微流控器件。通过仿真优化、器件制造与性能测试、工艺参数优化及生物医学应用验证，证实了该器件在制备粒径均一、包封率高且生物性能优异的小粒径脂质体药物方面的可行性，为脂质体药物的临床应用与商业化生产提供了新路径。

实验名称：用于制备小粒径脂质体的声空化微流控器件研究

实验目的：本研究旨在通过超声换能器振动模态仿真、微流控混合与声压分布模拟、样机加工与性能测试，验证所设计的声空化微流控器件在调控脂质体粒径、提升混合效率及药物包封率等方面的性能，优化其工艺参数（如电压强度、频率、辅料组分），并最终通过细胞摄取、体内成像及肿瘤治疗等实验，验证所制备小粒径脂质体药物的生物医学应用价值。

测试设备：多物理场仿真软件、阻抗分析仪、高清工业显微镜、动态光散射仪、冷冻电镜、透射电子显微镜、紫外-可见分光光度计、光声计算机断层扫描成像系统、小动物活体成像系统、细胞培养与成像设备、肿瘤类器官培养平台，ATA-2031高压放大器。

实验过程：首先通过仿真软件对中空圆柱式PZT-4压电陶瓷的径向振动模态、微通道内流体混合状态及声压分布进行仿真，确定工作频率51kHz；随后采用3D打印技术制造圆环形微流控混合芯片，与压电换能器集成装配为声空化微流控器件，并通过阻抗测试、声空化效应观测及微流体混合实验验证器件性能；接着系统测试超声换能器电压强度、脂质体辅料组分及频率对脂质体粒径的影响，优化工艺参数；最后在优化参数下制备多种小粒径脂质体药物，通过DLS、Cryo-TEM、紫外分光光度法等表征其理化性质，并开展细胞摄取、小鼠体内光声/荧光成像、荷瘤小鼠肿瘤治疗及患者来源肿瘤类器官实验，验证其生物医学性能。

图1声空化微流控器件结构示意图

图2不同频率条件下，微通道内声压的归一化幅值

图3声空化微流控器件制备小粒径脂质体实验场景图

实验结果：所研制的声空化微流控器件工作频率为51.1kHz，可在微通道内产生可控声空化效应，显著提升微流体混合效率；优化工艺参数下制备的小粒径脂质体药物粒径均小于100nm，PDI低于0.23，包封率显著高于传统微流控法制备的大粒径脂质体；生物医学实验表明，小粒径脂质体具有更强的细胞摄取能力、更高的肿瘤区域积聚与滞留性能、更优的抗肿瘤疗效，且在主要器官中分布更安全，显著降低游离药物的毒副作用。

图4不同粒径脂质体药物冷冻电镜照片

(a)FITC脂质体；(b)ICG脂质体；(c)PTX/CEL脂质体；(d)DOX脂质体

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、高电压输出能力——驱动压电陶瓷产生高强度声空化效应

二、宽频带与高压摆率——精准匹配工作频率，保障声空化效应的稳定性与可重复性

三、低失真与高输出稳定性——保障实验的激励一致性

【推荐产品】：ATA-2031高压放大器

图：ATA-2031高压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。