超声强化反溶剂结晶法制备阿司匹林吸入性粉末用于肺部给药的研究

推荐：本研究通过高速成像和数值模拟揭示了非离子表面活性剂Triton X-100对多壁碳纳米管(MWCNTs)超声分散的介观解聚机制。研究发现，表面活性剂通过稳定微气泡簇并促进其与MWCNTs的相互作用，显著提高了远离超声变幅杆区域的解聚效率，为优化碳纳米管分散工艺提供了新见解。

　　

碳纳米管(CNTs)因其独特的力学、电学和热学性质，在电子器件、复合材料和生物医学等领域展现出巨大潜力。然而，CNTs的强范德华力导致其易团聚，难以均匀分散于液相介质中，这严重限制了其实际应用。目前，超声处理(UST)结合表面活性剂是分散CNTs的常用方法，但表面活性剂如何影响超声空化气泡与CNTs团聚体之间的动态相互作用，尤其是不同空间区域的解聚机制差异，仍缺乏深入理解。

为解决这一问题，来自国内某研究机构的研究团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表论文，通过高速成像和数值模拟系统研究了Triton X-100对多壁碳纳米管(MWCNTs)超声分散的影响。研究发现，在超声变幅杆附近的空化区(CZ)，表面活性剂对解聚行为无明显影响；而在远离CZ的区域，表面活性剂通过稳定微气泡簇并增加其数量，显著提高了MWCNTs的解聚效率。这一发现为优化CNTs分散工艺提供了重要理论依据。

研究人员主要采用三种关键技术：1) 高速成像技术(28,000 fps)捕捉MWCNTs与气泡的相互作用；2) 基于Rayleigh-Plesset方程的数值模拟分析气泡动力学；3) 图像灰度分析定量评估分散效果。

研究结果部分：

1. 高速成像揭示介观解聚机制：在空化区(CZ)内，MWCNTs团聚体主要通过表面缺陷处气泡的剧烈坍塌而解聚；在远离CZ区域，表面活性剂稳定的微气泡簇通过"气泡无人机"式攻击和内部空隙扩大等机制促进解聚。
2. 数值模拟分析气泡动力学：模拟显示表面活性剂使气泡更易形成且坍塌更快，在远离超声变幅杆20 mm处尤为明显，这与实验观察到的增强解聚效率一致。
3. 表面活性剂浓度影响：低于临界胶束浓度(CMC)时，增加Triton X-100浓度可显著提高解聚效率；超过CMC后则无明显改善。

结论与讨论：
该研究首次揭示了表面活性剂在超声分散MWCNTs过程中的双重作用：不仅通过吸附稳定分散的CNTs，还能通过调控空化气泡动力学扩展有效解聚区域。特别是在远离超声变幅杆的区域，表面活性剂稳定的微气泡簇通过多种机制协同促进MWCNTs解聚，这一发现突破了传统认为表面活性剂仅通过吸附发挥作用的认知。研究提出的机理模型和数值模拟方法为优化工业级CNTs分散工艺提供了新思路，对推动CNTs在生物医药等领域的应用具有重要意义。未来研究可结合更高分辨率的成像技术，进一步探究纳米尺度气泡-CNTs相互作用细节。