우리나라는 현재 고령화 사회에 진입에 따른 각종 질병에 효과적이고 경제적인 치료에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 따라서 환자의 상태에 따라 특정 조직이나 부위에 투여하는 ‘맞춤형 투약시대’를 전망하고 있으며, 이에 따라 소량의 약물을 특정부위에만 전달 될 수 있도록 하는 표적 약물 전달 기술에 관한 많은 연구가 진행 중이다. 기존 의료용 초음파 기술은 단순히 질병을 진단하는 용도였으나, 약물 전달 향상을 통한 질병 치료의 비칩습적인(non-invasive) 기술로 재조명 받고 있다. 또한 초음파는 편리하고 반복적인 사용이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 초음파와 ...
우리나라는 현재 고령화 사회에 진입에 따른 각종 질병에 효과적이고 경제적인 치료에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 따라서 환자의 상태에 따라 특정 조직이나 부위에 투여하는 ‘맞춤형 투약시대’를 전망하고 있으며, 이에 따라 소량의 약물을 특정부위에만 전달 될 수 있도록 하는 표적 약물 전달 기술에 관한 많은 연구가 진행 중이다. 기존 의료용 초음파 기술은 단순히 질병을 진단하는 용도였으나, 약물 전달 향상을 통한 질병 치료의 비칩습적인(non-invasive) 기술로 재조명 받고 있다. 또한 초음파는 편리하고 반복적인 사용이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 초음파와 초음파 조영제의 사용은 체내 질병 부위에 세포 투과성 증가를 통해 약물 흡수를 증가시킬 수 있는 효과적인 치료방법으로 활용 될 수 있다. 현재 초음파 조영제에 관한 연구는 물질적 특성을 관찰하는 연구가 대부분이며, 초음파 조영제에 의해 유발 되는 유동의 실험적인 연구가 부족하다. 따라서 마이크로 버블의 붕괴와 마이크로 제트 발생을 이용한 관성 미세유동을 활용하여 세포 내부로의 약물 전달 향상 기반 기술을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 초음파에 의한 초음파 조영제의 버블클러스터 형성과 이동을 관찰 하였다. 또한 Particle-Image-Velocimetry (PIV)을 이용하여 마이크로 버블에 의해 생긴 미세유동을 측정하였다. PIV 실험 시스템의 정확성을 확인하기 위해서 원형 관내 유동을 측정하여 이론식과 비교하였다. 실험 측정결과가 0.4～4 범위에서 이론식과 잘 맞는 것을 확인 하였다. 초음파를 이용한 초음파 조영제 유발 유동을 PIV를 이용해 측정한 결과 실험에서는 버블 클러스터에 의해 약 10의 유동속도를 나타내며 와류가 발생하는 것을 관찰하였다. 마이크로 버블은 약 100 내에 클러스터를 형성하였고, primary radiation force에 의해 마이크로 버블들이 튜브 벽 쪽으로 이동하였다. 또한 마이크로 버블들은 drag force와 primary radiant force가 균형을 유지하는 곳에 위치하고 있었다. 반면 초음파 조영제를 제거한 관내 유동 실험에서는 초음파에 의한 primary radiant force는 관찰되지 않았다. 혈관 모델 내에 Unfocued type의 프로브를 이용한 실험에서는 버블 클러스터의 형성과 이동을 관찰하고 평균 유동을 측정하였고, Focused type의 프로브를 이용한 실험에서는 공진 주파수에서 진동하는 마이크로 버블에 의한 jetting flow를 확인하였다.
우리나라는 현재 고령화 사회에 진입에 따른 각종 질병에 효과적이고 경제적인 치료에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 따라서 환자의 상태에 따라 특정 조직이나 부위에 투여하는 ‘맞춤형 투약시대’를 전망하고 있으며, 이에 따라 소량의 약물을 특정부위에만 전달 될 수 있도록 하는 표적 약물 전달 기술에 관한 많은 연구가 진행 중이다. 기존 의료용 초음파 기술은 단순히 질병을 진단하는 용도였으나, 약물 전달 향상을 통한 질병 치료의 비칩습적인(non-invasive) 기술로 재조명 받고 있다. 또한 초음파는 편리하고 반복적인 사용이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 초음파와 초음파 조영제의 사용은 체내 질병 부위에 세포 투과성 증가를 통해 약물 흡수를 증가시킬 수 있는 효과적인 치료방법으로 활용 될 수 있다. 현재 초음파 조영제에 관한 연구는 물질적 특성을 관찰하는 연구가 대부분이며, 초음파 조영제에 의해 유발 되는 유동의 실험적인 연구가 부족하다. 따라서 마이크로 버블의 붕괴와 마이크로 제트 발생을 이용한 관성 미세유동을 활용하여 세포 내부로의 약물 전달 향상 기반 기술을 개발하고자 한다. 본 연구에서는 초음파에 의한 초음파 조영제의 버블 클러스터 형성과 이동을 관찰 하였다. 또한 Particle-Image-Velocimetry (PIV)을 이용하여 마이크로 버블에 의해 생긴 미세유동을 측정하였다. PIV 실험 시스템의 정확성을 확인하기 위해서 원형 관내 유동을 측정하여 이론식과 비교하였다. 실험 측정결과가 0.4～4 범위에서 이론식과 잘 맞는 것을 확인 하였다. 초음파를 이용한 초음파 조영제 유발 유동을 PIV를 이용해 측정한 결과 실험에서는 버블 클러스터에 의해 약 10의 유동속도를 나타내며 와류가 발생하는 것을 관찰하였다. 마이크로 버블은 약 100 내에 클러스터를 형성하였고, primary radiation force에 의해 마이크로 버블들이 튜브 벽 쪽으로 이동하였다. 또한 마이크로 버블들은 drag force와 primary radiant force가 균형을 유지하는 곳에 위치하고 있었다. 반면 초음파 조영제를 제거한 관내 유동 실험에서는 초음파에 의한 primary radiant force는 관찰되지 않았다. 혈관 모델 내에 Unfocued type의 프로브를 이용한 실험에서는 버블 클러스터의 형성과 이동을 관찰하고 평균 유동을 측정하였고, Focused type의 프로브를 이용한 실험에서는 공진 주파수에서 진동하는 마이크로 버블에 의한 jetting flow를 확인하였다.
Currently, demand for effective and economical drug delivery method is rapidly increasing because Korean society has entered to the aging society. Thus, we expect target specific drug delivery and new administration regimens have been developed. As a result, the number of studies has been conducted ...
Currently, demand for effective and economical drug delivery method is rapidly increasing because Korean society has entered to the aging society. Thus, we expect target specific drug delivery and new administration regimens have been developed. As a result, the number of studies has been conducted on targeted drug delivery technology in order to deliver minimum amount of drug to a specific site. Ultrasound has an advantage in convenient use and of allowing repetitive use. Owing to these characteristics of ultrasound and contrast agent, ultrasound assisted drug delivery can be utilized as effective treatment method which can increase the absorption of the drug through the site increased cell permeability of the body of the disease. Most of the previous studies on the ultrasound contrast agent, they focused on an observation of physical characteristics of ultrasound parameters. Also, experimental studies on the flow induced by the ultrasound contrast agent is lacking. Therefore, it is desired to develop a basic technology of measurement of flow induced by oscillating ultrasound contrast agent. In this study, the streaming flow induced by bubble cluster motion and oscillation, and UCA cluster formation and translation by ultrasound sonication were optically observed. In addition, streamings flow induced by the microbubbles was measured by Particle-Image-Velocimetry (PIV) system. Fully developed laminar flow in a circular pipe was measrued by PIV in order to confirm the accuracy of the PIV systems and the experimental result, were compared with the theory. The experimental results were agreeded well with the theoretical formula for the flow rate range of 0.4ml/min to 4ml/min. The flow caused by the ultrasound contrast agents using ultrasonic wave was measured using the PIV. During the movement of bubble clusters, vortical streaming with the velocity of 10 mm/s was formed. When 1 MHz sonication started, microbubbles attracted and repelled by secondary radiation forces and formed clusters near the pressure nodes within 100 ms. It was moved towards the wall of the tube by the primary radiation force and was located in the place where the balance of drag force and primary radiant forces was maintained. In the flow experiments in a circular pipe without ultrasound contrast agents flow induced by the primary radiation force of ultrasound was not observed. In this study, the flow from microbubbles oscillation by ultrasound has been observed and measured. It was also shown that the movement of the bubble due to acoustic radiant force, generated streaming flow which may improve drug delivery efficiency.
Currently, demand for effective and economical drug delivery method is rapidly increasing because Korean society has entered to the aging society. Thus, we expect target specific drug delivery and new administration regimens have been developed. As a result, the number of studies has been conducted on targeted drug delivery technology in order to deliver minimum amount of drug to a specific site. Ultrasound has an advantage in convenient use and of allowing repetitive use. Owing to these characteristics of ultrasound and contrast agent, ultrasound assisted drug delivery can be utilized as effective treatment method which can increase the absorption of the drug through the site increased cell permeability of the body of the disease. Most of the previous studies on the ultrasound contrast agent, they focused on an observation of physical characteristics of ultrasound parameters. Also, experimental studies on the flow induced by the ultrasound contrast agent is lacking. Therefore, it is desired to develop a basic technology of measurement of flow induced by oscillating ultrasound contrast agent. In this study, the streaming flow induced by bubble cluster motion and oscillation, and UCA cluster formation and translation by ultrasound sonication were optically observed. In addition, streamings flow induced by the microbubbles was measured by Particle-Image-Velocimetry (PIV) system. Fully developed laminar flow in a circular pipe was measrued by PIV in order to confirm the accuracy of the PIV systems and the experimental result, were compared with the theory. The experimental results were agreeded well with the theoretical formula for the flow rate range of 0.4ml/min to 4ml/min. The flow caused by the ultrasound contrast agents using ultrasonic wave was measured using the PIV. During the movement of bubble clusters, vortical streaming with the velocity of 10 mm/s was formed. When 1 MHz sonication started, microbubbles attracted and repelled by secondary radiation forces and formed clusters near the pressure nodes within 100 ms. It was moved towards the wall of the tube by the primary radiation force and was located in the place where the balance of drag force and primary radiant forces was maintained. In the flow experiments in a circular pipe without ultrasound contrast agents flow induced by the primary radiation force of ultrasound was not observed. In this study, the flow from microbubbles oscillation by ultrasound has been observed and measured. It was also shown that the movement of the bubble due to acoustic radiant force, generated streaming flow which may improve drug delivery efficiency.
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