细胞药物导入是现代药剂学中关于新制剂和新剂型的重要研究方法,通过将药物导入细胞内部,并观察其对细胞活性、形态等的影响,从而测定药物毒性等性质。细胞药物导入技术在透皮给药、靶向给药等研究领域有重要应用。本文首次将薄膜体声波谐振器应用于药物导入领域,并对基于薄膜体声波谐振器的细胞药物导入系统展开系统研究。本导入系统利用谐振器产生的特超声与细胞作用,致细胞膜穿孔,从而增加细胞膜通透性,大幅提升药物导入效率。薄膜体声波谐振器是一种微米/亚微米尺寸的声学谐振器,其利用压电效应与逆压电效应在器件内产生体声波并形成谐振。该谐振器具有微型体积、高品质因数、低成本等特点,被广泛应用于科研与工业领域。由于谐振器自身的性能会直接影响甚至决定细胞药物导入系统的整体性能,故为确保其在应用中的良好性能,本文首先对谐振器进行研究与设计,研究其物理电学特性、电学模型等,并加工制作满足要求的谐振器器件。本课题的主要研究内容如下:1.本文深入系统地讨论薄膜体声波谐振器的不同建模方法,包括电学建模方法、有限元建模方法、及数学矩阵建模方法。通过较准确的模型对谐振器进行设计与优化,为细胞药物导入系统提供性能保障。2.本文深入研究散射特性与层叠结构的关系,利用谐振器的传输矩阵求解器件散射类型,并利用顶层反射层厚度来调整散射特性。此研究可以指导谐振器设计,为细胞药物导入系统提供有效的驱动激励。3.本文创新性地将薄膜体声波谐振器应用于细胞药物导入领域,搭建基于薄膜体声波谐振器的细胞药物导入实验系统,并对细胞穿孔原理进行理论分析与实验验证。此实验系统中无需添加额外化学试剂,具有简化实验操作、净化细胞环境、降低实验成本等特点。4.本文对基于薄膜体声波谐振器的细胞药物导入系统进行一系列实验研究,包括生物兼容性、小分子药物导入、大分子药物导入等定性与定量的研究。此细药物导入系统具有小型化特点,可实现阵列化药物导入,提升实验系统通量与实验效率。另外,此系统可实现局部药物导入,为活体内定点靶向治疗应用前景提供技术方案。