Индукция микропотоков несферическими пузырьковыми колебаниями в системе акустической левитации

При расположении вблизи биологических барьеров колеблющиеся микропузырьки могут увеличивать проницаемость клеточной мембраны, обеспечивая интернализацию лекарств и генов. Экспериментальные наблюдения показывают, что временная пермеабилизация этих барьеров может быть связана с напряжением сдвига, которое оказывается на клеточные ткани при кавитационном микропотоке. Кавитационный микропоток - это генерация вихревых потоков, которые возникают вокруг колеблющихся ультразвуковых микропузырьков. Чтобы создать такие потоки жидкости, колебания пузырьков должны отклоняться от чисто сферических колебаний и включать либо поступательную неустойчивость, либо моды формы. Экспериментальные исследования пузырьковых течений и напряжений сдвига на близлежащих поверхностях часто ограничены по своему объему из-за трудности улавливания деформаций формы микропузырьков стабильным и контролируемым образом. Описана конструкция камеры акустической левитации для исследования управляемых симметрией несферических колебаний. Такой контроль осуществляется с помощью метода коалесценции между двумя приближающимися пузырьками в достаточно интенсивном ультразвуковом поле. Управление несферическими колебаниями открывает путь к управляемому кавитационному микропотоку свободного поверхностно-колеблющегося микропузырька. Камеры с высокой частотой кадров позволяют квазиодновременно исследовать динамику несферических пузырьков на акустическом временном масштабе и поток жидкости на более низком временном масштабе. Показано, что может быть получено большое разнообразие паттернов жидкости и что они коррелируют с модальным содержимым границы раздела пузырьков. Мы демонстрируем, что даже моды формы высокого порядка могут создавать жидкие паттерны на больших расстояниях, если динамика интерфейса содержит несколько мод, подчеркивая потенциал несферических колебаний для адресной и локализованной доставки лекарств.