多孔纳米材料高频声波雾化器微芯片,可精准输送药物

高频声波可用于构建新材料、制造智能纳米粒子，甚至可以将药物输送到肺部进行无痛、无针疫苗接种。

一种声学创建的 MOF，其微芯片可产生该过程中使用的高频声波。

虽然声波几十年来一直是科学和医学的一部分，但这些技术一直依赖于低频。研究人员现在已经展示了高频声波如何彻底改变超声波驱动的化学领域。这些声波对材料和细胞的影响之一是，分子在被相当于半挂车的声波撞击后，似乎会自发地对自己进行排序。

该过程可以实现超多孔纳米材料的可持续生产，这些材料可用于存储、分离、释放和保护几乎任何东西。它还提供精确、经济且快速的原子级薄量子点和纳米片剥离。

医疗应用包括雾化技术，该技术可以通过吸入而不是注射来输送救生药物和疫苗，并将药物封装在特殊的纳米涂层中，以防止它们变质，控制它们的释放，并确保它们精确地瞄准身体的正确位置，例如肿瘤或感染。

澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学研究团队在微芯片上产生高频声波，以精确操纵流体或材料。长期以来，超声波一直被用于 10 kHz 至 3 MHz 左右的低频来驱动化学反应——这一领域被称为声化学。在这些低频下，声化学反应是由气泡的剧烈内爆驱动的。这个过程被称为空化，会产生巨大的压力和超高的温度——就像一个微小的、极其局部化的压力锅。

当高频声波传输到各种材料和细胞中时，研究人员看到了低频超声波从未观察到的行为。

自排序分子似乎沿着声波的方向在晶体中定向。所涉及的声波波长可能比单个分子大 100,000 多倍。

虽然低频空化通常会破坏分子和细胞，但它们在高频声波下基本保持完整。这使它们足够温和，可用于生物医学设备，以在不影响其完整性的情况下操纵生物分子和细胞。

一种应用是廉价、轻便且便携的高级雾化器，与现有雾化器不同，它可以精确输送大分子，如 DNA 和抗体。Respite 雾化器使用高频声波激发液体或药物表面，产生细雾，将较大的生物分子直接输送到肺部。雾化器技术还可用于一步法将药物封装在保护性聚合物纳米颗粒中，将纳米制造和药物输送结合在一起。

获得专利的 Respite 雾化器使用高频声波将药物精确地输送到肺部。

该团队还利用声波驱动结晶，以可持续生产金属有机框架 (MOF)，金属有机框架 (MOF) 是传感和捕获微小浓度物质以净化水或空气的理想选择，并且还可以为净化水或空气保留大量能量。制造更好的电池和储能设备。

虽然制造 MOF 的传统过程可能需要数小时或数天，并且需要使用苛刻的溶剂或高强度的能源过程，但研究人员开发了一种清洁的声波驱动技术，可以在几分钟内生产出定制的 MOF，并且可以轻松放大用于高效的批量生产。该团队成功地在铜基和铁基 MOF 上测试了该方法。

声波还可用于二维材料的纳米制造，这些材料用于从柔性电路到太阳能电池的无数应用。声波产生微芯片可以使用大规模制造计算机硅芯片的标准工艺生产，这开启了通过同时使用数千个芯片的大规模并行化生产具有声波的工业数量材料的可能性。