An ultrasound standing wave field (SWF) has been utilized in many biomedical applications. Here, we demonstrate how a SWF can enhance drug release using acoustic droplet vaporization (ADV) in an acoustically-responsive scaffold (ARS). ARSs are composite fibrin hydrogels containing payload-carrying, monodispersed perfluorocarbon (PFC) emulsions and have been used to stimulate regenerative processes such as angiogenesis. Elevated amplitudes in the SWF significantly enhanced payload release from ARSs containing dextran-loaded emulsions (nominal diameter: 6 μm) compared to the -SWF condition, both at sub- and suprathreshold excitation pressures. At 2.5 MHz and 4 MPa peak rarefactional pressure, the cumulative percentage of payload released from ARSs reached 84.1 ± 5.4% and 66.1 ± 4.4% under + SWF and -SWF conditions, respectively, on day 10. A strategy for generating a SWF for an in situ ARS is also presented. For dual-payload release studies, bi-layer ARSs containing a different payload within each layer were exposed to temporally staggered ADV at 3.25 MHz (day 0) and 8.6 MHz (day 4). Sequential payload release was demonstrated using dextran payloads as well as two growth factors relevant to angiogenesis: basic fibroblast growth factor (bFGF) and platelet-derived growth factor BB (PDGF-BB). In addition, bubble growth and fibrin degradation were characterized in the ARSs under +SWF and -SWF conditions. These results highlight the utility of a SWF for modulating single and dual payload release from an ARS and can be used in future therapeutic studies.

中文翻译：

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驻波辅助声学液滴汽化用于声响应支架中的单和双有效载荷释放。

超声波驻波场 (SWF) 已被用于许多生物医学应用。在这里，我们展示了 SWF 如何在声响应支架 (ARS) 中使用声学液滴蒸发 (ADV) 来增强药物释放。ARS 是复合纤维蛋白水凝胶，含有承载有效载荷的单分散全氟化碳 (PFC) 乳液，已用于刺激再生过程，如血管生成。与 -SWF 条件相比，在阈下和阈上激发压力下，SWF 中升高的振幅显着增强了从含有加载葡聚糖的乳液（标称直径：6 μm）的 ARS 中释放的有效载荷。在 2.5 MHz 和 4 MPa 峰值稀疏压力下，第 10 天，在 + SWF 和 -SWF 条件下，从 ARS 释放的有效载荷累积百分比分别达到 84.1 ± 5.4% 和 66.1 ± 4.4%。还介绍了为原位 ARS 生成 SWF 的策略。对于双有效载荷释放研究，每层内包含不同有效载荷的双层 ARS 暴露于时间交错的 ADV，频率为 3.25 MHz（第 0 天）和 8.6 MHz（第 4 天）。使用葡聚糖有效载荷以及与血管生成相关的两种生长因子证明了连续有效载荷释放：碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF) 和血小板衍生生长因子 BB (PDGF-BB)。此外，在+SWF 和-SWF 条件下，ARS 中的气泡生长和纤维蛋白降解具有特征性。这些结果突出了 SWF 在调节 ARS 的单和双有效载荷释放方面的效用，并可用于未来的治疗研究。每层内包含不同有效载荷的双层 ARS 暴露于时间交错的 ADV，频率为 3.25 MHz（第 0 天）和 8.6 MHz（第 4 天）。使用葡聚糖有效载荷以及与血管生成相关的两种生长因子证明了连续有效载荷释放：碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF) 和血小板衍生生长因子 BB (PDGF-BB)。此外，在+SWF 和-SWF 条件下，ARS 中的气泡生长和纤维蛋白降解具有特征性。这些结果突出了 SWF 在调节 ARS 的单和双有效载荷释放方面的效用，并可用于未来的治疗研究。每层内包含不同有效载荷的双层 ARS 暴露于时间交错的 ADV，频率为 3.25 MHz（第 0 天）和 8.6 MHz（第 4 天）。使用葡聚糖有效载荷以及与血管生成相关的两种生长因子证明了连续有效载荷释放：碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF) 和血小板衍生生长因子 BB (PDGF-BB)。此外，在+SWF 和-SWF 条件下，ARS 中的气泡生长和纤维蛋白降解具有特征性。这些结果突出了 SWF 在调节 ARS 的单和双有效载荷释放方面的效用，并可用于未来的治疗研究。碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF) 和血小板衍生生长因子 BB (PDGF-BB)。此外，在+SWF 和-SWF 条件下，ARS 中的气泡生长和纤维蛋白降解具有特征性。这些结果突出了 SWF 在调节 ARS 的单和双有效载荷释放方面的效用，并可用于未来的治疗研究。碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF) 和血小板衍生生长因子 BB (PDGF-BB)。此外，在+SWF 和-SWF 条件下，ARS 中的气泡生长和纤维蛋白降解具有特征性。这些结果突出了 SWF 在调节 ARS 的单和双有效载荷释放方面的效用，并可用于未来的治疗研究。