超音波照射下における相変化ナノ液滴の気泡化の高速度顕微観察

抄録

現在，血液脳関門の開放やドラッグデリバリーなどへの応用を目指して，超音波照射により気泡化する相変化ナノ液滴（PCND）が広く研究されている．しかし，気泡化の機序は未解明であり，超音波照射条件との関連も検討段階にある．そこで本研究では，高速度カメラを用いて気泡化の様子を観察した．実験には沸点が異なるパーフルオロカーボン（PFC5，PFC6）で作成した2種類のPCND（平均初期粒子径：0.2 μm）を用いた．ハンクス緩衝液で希釈したPCNDをマイクロ中空糸に注入し，チャンバ付きの水槽の底面に設置した．水槽には脱気水を満たし，水温を35℃に保った．超音波照射条件は中心周波数1 MHz，最大負圧1.0 MPa，波数230波とし，照射中のPCNDの変化を高速度カメラ（HPV-X2，島津製作所）を用いて100万コマ毎秒で256コマ撮影した．1回の超音波照射により視野内で気泡化が観察されたのは，PFC5で10例中5例，PFC6で10例中1例であった．また，気泡化は，全例で照射開始から5 μs以内に始まり（Fig. 1），それ以降に気泡化が起きる例はなかった．このことから，液体中に懸濁したPCNDの気泡化は，超音波の熱的作用ではなく，負圧による機械的作用により起きると考えられる．