轴向受压光热敏感凝胶杆屈曲失稳分析

当压缩载荷达到失稳临界值时轴向受压细长杆将发生屈曲失稳,从而影响系统的正常运作。为分析光热敏感细长凝胶直杆轴向受压的稳定性问题,通过光热敏感凝胶大变形理论和铁木辛柯弹性稳定理论研究了环境温度、光强对不同长细比凝胶杆屈曲行为的影响。结果表明:化学势、光强和温度对光热敏感凝胶压杆的增量模量具有显著影响;溶液化学势越低、辐射光光强越弱、温度越低,光热敏感凝胶压杆的增量模量越高;光热敏感凝胶杆轴向受压时存在临界长细比,只有当长细比大于该临界值时凝胶压杆才会发生屈曲失稳;临界长细比受光强和温度影响显著,光强越强、温度越高时,临界长细比越大;当长细比大于临界值时,光强越强、温度越高则使凝胶杆发生屈曲的临界应力越大。

失配诱导光热敏感凝胶-橡胶双层梁弯曲行为分析

为研究光强、温度对光热敏感凝胶-橡胶双层复合梁弯曲行为的影响,利用光热敏感凝胶溶胀大变形理论与梁弯曲理论推导出平衡方程、弯矩方程与应变协调方程,并计算了不同光强、温度时双层梁的曲率半径。表明:温度相同时,光强越大,双层梁的曲率半径越大,弯曲程度小;光强相同时,曲率半径随温度的升高呈抛物线变化,存在一极大值。研究结果可为光热敏感凝胶基双层结构致动器的开发提供参考。

光热敏感型羧甲基壳聚糖纳米微球的制备及光热性能

羧甲基壳聚糖因其具有良好的水溶性和生物相容性,被广泛应用于生物医学领域。以天然可降解高分子羧甲基壳聚糖为载体,在引发剂过硫酸钾的作用下,通过自由基组合法将N-异丙基丙烯酰胺接枝到羧甲基壳聚糖上,然后在香草醛的交联作用下,采用乳化交联法制备一种负载光敏剂吲哚菁绿(ICG)的新型光热敏感型羧甲基壳聚糖微球,通过傅里叶红外(FT-IR)、核磁(1H-NMR)及扫描电镜(SEM)对共聚物结构及微球形貌进行表征,考察了油水比、转速、香草醛、乳化时间对该纳米微球包载阿霉素载药量的影响,并研究了其光热性能。结果表明,FT-IR和1H-NMR分析证明,N-异丙基丙烯酰胺成功接枝到羧甲基壳聚糖上;SEM分析可知,纳米微球外观呈球状,分布均匀,平均粒径为143 nm。油水比为20∶1,转速为600 r/min,香草醛量为1 mL,乳化时间3 h的微球载药量最高为19.32%。同时,通过改变外界环境条件,纳米微球能缓慢靶向释放药物,具有良好的光热敏感性,该纳米微球在药物控释及药物载体等领域有广泛的应用前景。

近红外光响应的光热敏感型脂质体载药系统在肿瘤靶向治疗和缓控药物释放中的应用

药物递送系统如能通过光热触控将包裹的药物释放,同时进行癌症成像和治疗,这将是一个新兴的探索焦点。我们合成了一种新型多功能的纳米脂质体药物递送系统,即所述的光热敏感脂质体(PTSL),它的水溶性层掺杂了阿霉素作为治疗剂,同时它的疏水层包裹了cypate作为诊断剂。我们测试了PTSL的物理性质,稳定性以及脂质体的装载性能,合成的纳米复合材料具有针对性,稳定性和精准性,具有载药量9±1.5%和包封率82.7±2.1%。其Tm值落在43.1℃,提高脂质体的Tm温度达到热敏脂质体的热敏温度,脂质体崩解同时包裹的化疗药物释放。这表明该PTSL可用于肿瘤的诊断和靶向治疗。

肺癌细胞膜涂层的DOX和IR820的光热敏感型仿生脂质体用于癌症的化学-光热-光动力治疗

本研究构建以多柔比星(doxorubicin,DOX)为模型药物、新吲哚菁绿(IR820)为光敏剂、温度敏感脂质体(temperature sensitive liposomes,TSL)为载体,H460-NCI人大细胞肺癌细胞膜涂层的光热敏感脂质体(DOX-IR820-TSL@CCM),用于化学-光热治疗-光动力治疗的多途径高效肿瘤靶向作用。采用逆向蒸发法制备DOX-IR820-TSL,通过裂解、破碎、离心等方法制备癌细胞膜(cancer cell membrane,CCM),采用纳米膜挤压法制备DOX-IR820-TSL@CCM;并对上述脂质体进行表征。最终确定DOX-IR820-TSL的载药条件如下:有机相与水相比例为4.02,二棕榈酰磷脂酰胆碱(dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DPPC)用量为10.04 mg,药脂比为0.12DOX-IR820-TSL显著相变温度(T_(m))为43.05℃,DOX-IR820-TSL@CCM平均粒径为153.4 nm,PDI为0.279,zeta电位为-26.2 mV。透射电子显微镜图像在图中显示出均匀的球形结构和半透明膜层。在近红外光照射下,药物释放率达到了63.98%,具有可调节的光热转化能力和产生活性氧的能力。通过SDS-PAGE电泳、Western blot、细胞毒性实验和细胞摄取实验,证明了细胞膜涂层的设计能够很好地保留CD47、N-cadherin、CD44、CD326等相关功能蛋白使DOX-IR820-TSL@CCM具备良好的免疫逃逸、同源黏附和同源靶向作用。本文制备了具有伪装特性和肿瘤靶向性的DOX-IR820-TSL@CCM,可作为一种协同治疗诊断平台用于未来的肺癌治疗。所有动物研究方案均已通过黑龙江中医药大学动物伦理委员会批准(编号为:2022121011)。

声-光-力-热耦合作用下光热敏感水凝胶的溶胀变形行为

超声波在两种介质间传播时,声动量的转移在界面处产生超声辐射应力引发水凝胶形变。为研究光热敏感水凝胶在超声波、光辐射、机械载荷以及温度耦合作用下的大变形行为,采用变分法建立了光热敏感水凝胶声-光-力-热耦合本构模型,研究了声匹配条件下水凝胶单轴预拉伸时超声波强度、光强和温度对其溶胀行为的影响。研究结果表明:单轴预拉伸数值越大,水凝胶的平衡溶胀率越大;超声波强度越强,水凝胶的平衡溶胀率越大,平衡溶胀率随超声波强度增大呈线性递增关系;而随着温度升高,水凝胶的平衡溶胀率先减小后增大,存在一极小值;平衡溶胀率达到极小值时的温度值随预拉伸和超声波强度的增加而升高,随光强增加而降低;当环境温度超过极小值出现时的温度值后,预拉伸和超声波强度变化对水凝胶溶胀行为几乎没有影响,但光强变化对水凝胶溶胀行为仍有一定影响。

膜-基结构光热敏感凝胶膜起皱临界波长与临界应力分析

粘附于弹性基底的光热敏感凝胶薄膜-基底结构广泛应用于微机械、生物传感器和促动器等领域。当光强或温度变化时,光热响应凝胶膜发生溶胀,由于基底的限制作用,凝胶膜中存在的压应力可能使凝胶膜发生起皱失稳。基于光热敏感凝胶溶胀大变形理论与冯卡门几何非线性薄板理论,本文对膜-基结构光热敏感凝胶膜起皱失稳机理进行分析,计算了不同光强、温度、溶剂化学势及刚度系数条件下凝胶膜起皱的临界波长和临界应力。结果表明:当环境的光强和温度相同时,溶剂的化学势越大,光热敏感凝胶膜起皱的临界应力越大;当溶剂的化学势相同时,环境的光强越强,温度越高,临界应力越大;在环境温度和光强相同的情况下,光热敏感凝胶膜-基底结构的刚度系数越小,起皱时的临界波长越大;在刚度系数相同的情况下,环境温度越低,光强越弱,起皱临界波长越小。

多场耦合作用下光热敏感介电凝胶的力电耦合变形行为

介电弹性体在电场作用下将产生形变,为获得高的变形能,需对介电弹性体施以较强的电场,而强电场的施加可能诱发力电耦合失稳导致失效。针对光热敏感介电凝胶力电耦合变形行为,基于热力学和连续介质力学理论建立力电耦合变形模型,分析了光强、温度以及预拉伸对光热敏感介电凝胶力电耦合变形行为的影响,结果表明:无预拉伸时,随着电场强度的增大,光热敏感介电凝胶最终发生力电失稳,光强越小、温度越低发生力电失稳时的临界电压越高;预拉伸可显著改善力电稳定性,施加等双轴预拉伸后,凝胶厚度方向的伸长率显著变小,电场强度随电位移增大而线性增大,未出现力电失稳现象。