用金属有机框架在水相液体中稳定气体以实现持久声学换能

气体因其高压缩性而成为声能最高效的介质，但其在水环境中的热力学不稳定性使其本质上具有瞬态性，限制了持续的超声-生物界面作用。在此，我们证明气体可以在液相中被稳定、限域和操控，从而作为持久的声学换能器发挥作用。通过将气体捕获在设计的微孔金属有机框架（MOF）纳米晶体内，界面力建立起稳定的三相平衡，抑制水侵入并防止气体塌缩，从而在超声刺激下实现可逆、非破坏性的振荡，并为在液体环境中稳定气体提供了设计原则。借助高分辨率超高速数字图像相关（DIC）技术，我们揭示了这些纳米换能器内限域气体振荡在超声刺激下此前无法获取的时空动力学，揭示了周围声场的局域放大，并建立了可编程声学转导的定量结构-功能关系。这些水相气体纳米换能器在数百万次激发循环中表现出持续的声学放大，并在生理条件下长期储存（>2年）后仍保持功能。在体外和体内，该平台通过将限域气体振荡转化为持久且放大的机械驱动，实现了长期超声成像和持续、无创的神经调控。我们的发现建立了一个可推广的设计框架，用于在液体环境中稳定气体以实现持久且可编程的声学转导，从而促成持续的超声-生物界面作用，并为基于气体的治疗开辟了机会。

中文由 AI 翻译，仅供参考，以原文为准。