Η εφαρμογή της τεχνολογίας μικροδιαχήσης λέιζερ στις βιολογικές συσκευές εφαρμογής
Εφαρμογή Ένα
Εισαγωγή:Η μικρομαχίνη λέιζερ προέρχεται από τη διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών. Επεξεργάζεται το υλικό μέσω της εξαιρετικά σύντομης κοπής λέιζερ σφυγμού, της διάτρησης, της συγκόλλησης, κ.λπ., και λαμβάνει έπειτα τις μικρο-νανοκλίμακας δισδιάστατες (2D) ή τρισδιάστατες (τρισδιάστατες) διαδικασίες δομών.
Σε σύγκριση με τα μακριά παλμικά λέιζερ, η υπερσυγχώνεται παλμική μικρομαχίνη λέιζερ είναι μια μη γραμμική, μη-ισορροπία διαδικασία με σημαντικά εφέ κατωφλίου, ελάχιστη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα και υψηλή δυνατότητα ελέγχου. Τα τελευταία χρόνια, τα λέιζερ παλμών ultrashort έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς κατασκευής μικρο-νανο, όπως οι μικρορευστικές συσκευές, οι μικροαισθητήρες και οι βιοϊατρικές εφαρμογές. Ειδικά στον τομέα της βιοϊατρικής, τα λέιζερ μπορούν να πραγματοποιήσουν σύνθετη και λεπτή επεξεργασία μικρο- και νανοδομής, η οποία μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις ορισμένων ειδικών εφαρμογών των βιοϊατρικών προϊόντων.
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους επεξεργασίας, ultrashort-παλμό μικροπολυμετών micromachining έχει τα πλεονεκτήματα της "κρύο" επεξεργασίας, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, μικρή ζημιά, υψηλή ακρίβεια, και αυστηρή τοποθέτηση σε 3D χώρο, και έχει μια πολύ καλή προοπτική εφαρμογής στην επεξεργασία των ιατρικών συσκευών.
Μικροεπιφανοεπεξεργασίδα βιολογικών υλικών
Τα επιφανειακά χαρακτηριστικά των βιοϋλικών μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις συμπεριφορές των κυττάρων όπως η πρόσφυση, η επέκταση, ο πολλαπλασιασμός και η διαφοροποίηση, και είναι σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη βιοσυμβατότητα των υλικών. Αν και η μέθοδος τροποποίησης επιφάνειας του συμβατικού υλικού μπορεί να αυξήσει το φορτίο του βιοδραστικού υλικού, υπάρχουν προβλήματα όπως η περίπλοκη διαδικασία, η ταχεία διάλυση της επικάλυψης στο σώμα, και το ράγισμα της επικάλυψης. Η τεχνολογία μικρομαχίνης λέιζερ αλλάζει τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας με την ταχεία επεξεργασία διαφόρων μικροδομών στην επιφάνεια του υλικού και βελτιστοποιεί την πρόσφυση και τη διαφοροποίηση των κυττάρων αλλάζοντας την τραχύτητα και την πλευρική απόσταση των μικρομέτρων, και έτσι διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην αλλαγή των βιολογικών χαρακτηριστικών των κυττάρων των ιστών. Επίδραση. Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους τροποποίησης της επιφάνειας, το στρώμα τροποποίησης της επιφάνειας του τροποποιημένου βιολογικού υλικού από την τεχνολογία μικρομαχής λέιζερ είναι λεπτό, έχει μικρή επίδραση στη μήτρα και ξεπερνά τις ελλείψεις των υφιστάμενων μεθόδων τροποποίησης.
Το Koufaki et al. χρησιμοποίησε μια femtosecond σάρωση με λέιζερ για να επεξεργαστεί μια κωνική μικροδομή επιφάνειας με αναλογία τραχύτητας από 2,0 έως 5,9 σε μία μόνο επιφάνεια από κρυστάλλινο πυρίτιο. Η μικροδομή αντιγράφηκε σε πολυδιμεθυλοσιλοξάνη (PDMS) και πολυαπολυσσία με μέθοδο μεταφοράς. - Επιφάνεια υλικού πολυγλυκολικού οξέος (PLGA) και ORMOCER, όπως φαίνεται παρακάτω.
(Εικ. α) Μικροδομές παρασκευασμένες στην επιφάνεια ενός κρυστάλλου Si, PDMS, PLGA και ORMOCER με τη χρήση τεχνολογίας λέιζερ· β) Φθορισμός των ζωντανών κυττάρων NIH/3T3 (πράσινα) και των νεκρών κυττάρων (κίτρινο-κόκκινο) στην επιφάνεια των δομών PDMS και PLGA Μικρογραφή· γ) Μικρογραφήματα φθορισμού ζώνης ζωντανών κυττάρων (πράσινων) και νεκρών κυττάρων (κίτρινο-κόκκινο) PC12 στην επιφάνεια των δομών PDMS και PLGA)
Στον τομέα της μηχανικής ιστών, η μελέτη των βιολογικών χαρακτηριστικών των κυττάρων στην επιφάνεια των βιολογικών υλικών έχει μεγάλη σημασία. Η βελτίωση και η βελτίωση των βιολογικών ιδιοτήτων των βιολογικών υλικών είναι ένα άλλο επίκεντρο της ανάπτυξης σύγχρονων βιοϊατρικών υλικών. Με τη συνεχή κατανόηση των μη ειδικών επιδράσεων των διεπαφών επιφάνειας βιοϋλικού, όλο και περισσότεροι ερευνητές έχουν συνειδητοποιήσει ότι μόνο ο ακριβής έλεγχος των επιδράσεων βιοϋλικό επιφάνεια-συγκεκριμένη βιοδραστικότητα στη μικροσκοπική κλίμακα είναι θεμελιώδης. Το κλειδί για την επίλυση της βιοσυμβατότητας των βιοϋλικών.
Η τεχνολογία μικρομαχής λέιζερ μπορεί να παραγάγει ποικίλες δομές επιφάνειας στην επιφάνεια των βιολογικών υλικών, όπως οι καθαρές νανοδομές, οι διάφορες κλίμακες νανομέτρου, οι συνδυασμένες σύνθετες δομές micron, και μπορούν να παραγάγουν τις μοναδικές, σύνθετες πολυεπίπεδη μορφές επιφάνειας μέσω των περαιτέρω διαδικασιών μικρομακινής λέιζερ. Εμφάνιση. Η πρόσφυση και η διαφοροποίηση των κυττάρων μπορούν να βελτιστοποιηθούν με ποικίλη τραχύτητα μικρομέτρων, πλευρική απόσταση και άλλες παραμέτρους μεγέθους μικροδομής. Ωστόσο, η επίδραση των αλλαγών στη μορφολογία της επιφάνειας στα κύτταρα είναι πολύπλοκη και ο μηχανισμός δράσης του εξακολουθεί να διερευνάται. Επί του παρόντος, το μεγαλύτερο μέρος της σχετικής έρευνας βρίσκεται ακόμη στο εργαστηριακό στάδιο. Η επίδραση της μικρομαχίνης με λέιζερ στην επιφανειακή τροποποίηση βιολογικών υλικών απαιτεί επίσης μεγάλη ποσότητα in vitro και in vivo Τα πειράματα επαληθεύονται αμοιβαία.