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超声微流控芯片实现温度精确控制，从而实现药物释放引起细胞凋亡，量化研究超声热效应及机械效应（左图）以及超声的三大基本声学效应及其生物医学应用（右图）。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑海荣的研究团队在超声辐射力与热效应调控控释热敏药物方面取得新进展。相关成果以A Disposable Microfluidic Device for Controlled DrugRelease from Thermal-Sensitive Liposomes by HighIntensity Focused Ultrasound 为题发表于Theranostics 5 (11), 1203-1213。超声可使热敏脂质体(Thermalsensitive Liposomes, TSL)在肿瘤部位达到较高浓度，增加对肿瘤细胞的杀伤作用，同时降低全身毒副作用，具有重要的生物医学价值。该研究首次利用超声微流控芯片（Micro-acousticfluidics）通过改变输入射频信号和声致热积累，实现了温度的精确控制，使热敏脂质体温度恒定保持在37℃、42℃和50℃，研究超声的辐射力作用和热效应对药物释放效率及细胞对药物摄取和凋亡效果的评估。
研究人员通过原子力显微镜对细胞表面进行扫描，观测细胞膜表面的超微结构，证明超声热效应是引起药物释放的主要机制；超声和药物的协同作用导致细胞凋亡，而超声声流效应促进了药物的释放以及细胞的内吞作用。基于超声与细胞之间相互作用的实施、定量分析，有助于研究超声联合药物释放的机制，推动超声高效给药的临床研究。
深圳先进院医学超声科研团队近年来致力于“超声辐射力成像/给药/神经调控/治疗等多功能超声一体化(Functional ultrasound)”的研究工作。在超声给药治疗方面，团队展开了分子、细胞、动物等层面研究，取得了一系列成果（Theranostics 5 (2), 206 (2015)； J. Control. Release 174, 109-116 (2014)； J. Control. Release 166 (3), 246-255 (2013)）。
超声具有波动效应、力学效应和热效应等声学效应, 这些效应在生物医学中有着不同的应用和潜力。除利用超声热效应实现热敏药物释放之外，团队通过超声机械效应控制，特别是超声辐射力可实现微纳米颗粒（微泡）操控及诱发神经元放电。深入超声波力学物理属性致生物效应的研究，对于理解机械调控神经元电活动的新机制，推动其发展成为无创神经调控的新手段新技术具有重要意义。
上述研究工作得到国家自然科学基金委（重点基金、杰出青年基金），以及科技部“973”计划专项的支持。
