射频功率放大器在驱动聚焦超声换能器激发纳米晶发光中的应用
【概述】
昆明理工大学研究团队使用射频功率放大器，搭建实验平台。
实验名称：射频功率放大器在驱动聚焦超声换能器激发纳米晶发光中的应用
研究方向：超声发光、纳米材料、诊疗一体化、氟化物
实验设备：任意波形发生器、ATA-8222射频功率放大器、示波器、超声探头等。
实验内容：本研究采用任意波形发生器协同ATA-8222射频功率放大器驱动4MHz聚焦单元换能器，利用聚焦超声引发的局部热效应，促使预辐照氟化物纳米晶释放储存能量并产生发光，从而拓展其在声光传感领域的应用潜力。
实验过程：
图：实验系统实物图
首先，采用热分解法合成核壳结构纳米晶，并通过X射线预辐照填充材料内部的陷阱能级。随后，将预辐照后的纳米晶分散于磷酸盐缓冲液中，经尾静脉注射至荷瘤小鼠体内。实验采用任意波形发生器产生激励信号，经ATA-8222射频功率放大器放大后，驱动4MHz聚焦单元换能器，对肿瘤区域进行聚焦超声照射。超声的局部热效应使纳米晶陷阱中捕获的载流子受热逸出，并与发光中心复合，产生特征发光。发光信号通过IVIS小动物活体成像系统实时采集。通过调节超声输出功率可控制焦点温度(30-100℃)，进而调控发光强度，实现超声诱导发光的可控激发与实时成像监测。
实验结果：
图：实验结果
本研究成功实现了氟化物纳米晶在聚焦超声激发下从蓝紫光（450nm）至近红外光（980nm）宽谱段的可调谐发光。通过核壳结构设计与稀土离子掺杂工程，超声诱导发光强度提升约2.2倍，且发光强度与焦点温度在30～100℃范围内呈良好线性关系（R²=0.9971），证实热致载流子释放为主导发光机制。在活体层次上，以4T1乳腺肿瘤荷瘤小鼠为模型，尾静脉注射iRGD靶向修饰的纳米晶后，聚焦超声激发可清晰实现肿瘤轮廓的实时荧光成像，正常组织无背景信号干扰；联合治疗组实现了完全肿瘤抑制，50天生存率达60%，且未引起明显体重变化及组织损伤。上述结果表明，该超声诱导发光体系兼具深组织穿透（可达7mm）、良好循环稳定性（5次充放循环保持率92%）及生物安全性，展示了其在无创深部病灶诊断、实时图像引导治疗及声光传感领域的广阔应用前景。
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图：ATA-8000系列射频功率放大器指标参数
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