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纳米管镜头将声波聚焦成一个看不见的声波手术刀

2021

今天的超声波机器远远超出了检查子宫内的婴儿 - 他们习惯于打破肾结石,缓解肌肉酸痛等等。 现在,使用新的纳米管镜头,它们也可以作为一种看不见的声波刀。

尽管有针对性的超声波是有用的,但它可能是笨重的,具有相对大的焦点区域。 将一束声音瞄准肾结石并且您可能会击中厘米大小的物体,但更好的精确度 - 如击中血管中的胆固醇沉积物或特定的癌细胞团块 - 很难实现。 为了改善问题,密歇根大学的研究人员转向使用纳米管并开始使用光而不是声音。

首先,Jay Guo及其同事涂上了一个专门设计的光声透镜,用于将激光转换成高振幅声波,并带有一层碳纳米管。 纳米管吸收激光并因此变暖。 第二层是橡胶状合成材料,当它变暖时会膨胀。 这用作放大器。 为了产生超声波,郭和他的同事用激光照射6毫米透镜,将透镜能量转化为声能。 石墨烯吸收了激光的热量,放大器增强了信号。 结果是声波的频率是人类听觉能力的10, 000倍。

更重要的是,波浪是超聚焦的 - 研究人员控制他们的目标范围从大约6到15微米到300到400微米。

在其他超声波治疗使用热量来提供刺激的情况下,这会产生冲击波,迫使压力朝向目标。 它的超细焦点可以从血凝块到肿瘤生长爆炸 - 所有这些都是非侵入性的。 在测试中,郭及其同事从卵巢中分离出一个癌细胞,并在人造肾结石中炸出一个150微米的孔。 他们说这种超精确超声波可以成为一种新的方式来提供药物,对抗癌症甚至进行整容手术。

描述其方法的论文发表在Nature Scientific Reports上 。 他们计划在即将在旧金山举行的SPIE Photonics West会议上展示他们的作品。

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