Lazerinės mikrovaldymo technologijos taikymas biologinio panaudojimo įrenginiuose
Pirma programa
Įvadas:Lazerinis mikrovaldymas atsirado puslaidininkių gamybos procese. Jis apdoroja medžiagą per trumpo impulso lazerinį pjovimą, gręžimą, suvirinimą ir kt., O tada gauna mikro-nanodalelių dvimatį (2D) arba trimatį (3D) struktūros procesą.
Palyginti su ilgų impulsų lazeriais, ultratrumpas impulsinis lazerinis mikrokompiuteris yra nelinijinis, nesubalansuotas procesas, turintis reikšmingą slenksčio efektą, minimalų šilumos paveiktą zoną ir aukštą valdomumą. Pastaraisiais metais ultratrumpieji impulsiniai lazeriai buvo plačiai naudojami mikro-nano gamybos srityse, tokiose kaip skysčių skysčiai, mikrosensoriai ir biomedicinos. Ypač biomedicinos srityje lazeriai gali realizuoti sudėtingą ir smulkų mikro- ir nanostruktūros apdorojimą, kuris gali atitikti tam tikrų specialių biomedicinos produktų taikymo reikalavimus.
Palyginti su tradiciniais apdorojimo metodais, ultratrumpo impulso lazerinis mikroprocesorius turi&privalumus; šaltas" apdorojimas, mažas energijos suvartojimas, nedidelė žala, didelis tikslumas ir griežtas padėties nustatymas 3D erdvėje, be to, jis turi labai geras medicinos prietaisų apdorojimo perspektyvas.
Biologinių medžiagų mikropaviršinis apdorojimas
Biomedžiagų paviršiaus charakteristikos gali žymiai paveikti ląstelių elgesį, pvz., Sukibimą, išsiplėtimą, dauginimąsi ir diferenciaciją, ir yra svarbūs veiksniai, darantys įtaką medžiagų biologiniam suderinamumui. Nors įprastos medžiagos paviršiaus modifikavimo metodas gali padidinti bioaktyvios medžiagos apkrovą, yra problemų, tokių kaip sudėtingas procesas, greitas dangos tirpimas kūne ir dangos įtrūkimai. Lazerinė mikromechaninio apdorojimo technologija keičia paviršiaus charakteristikas greitai apdorodama įvairias mikrostruktūras ant medžiagos paviršiaus, taip pat optimizuoja ląstelių sukibimą ir diferenciaciją, keisdama mikronų šiurkštumą ir šoninį atstumą, todėl turi svarbų vaidmenį keičiant audinių ląstelių biologines savybes. poveikis. Palyginti su kitais paviršiaus modifikavimo metodais, modifikuotos biologinės medžiagos paviršiaus modifikavimo sluoksnis naudojant lazerio mikroprocesoriaus technologiją yra plonas, mažai įtakoja matricą ir įveikia esamų modifikavimo metodų trūkumus.
Koufaki ir kt. panaudojo femtosekundinį lazerinį nuskaitymą, kad būtų galima apdoroti siaurėjančią paviršiaus mikrostruktūrą, kurios šiurkštumo koeficientas yra nuo 2,0 iki 5,9, ant vieno kristalo silicio paviršiaus. Mikrostruktūra buvo nukopijuota į polidimetilsiloksaną (PDMS) ir poliemulsiją perdavimo metodu. - poliglikolio rūgšties (PLGA) ir ORMOCER medžiagos paviršius, kaip parodyta žemiau.
(A pav.) Mikrostruktūros, paruoštos ant vieno kristalo Si, PDMS, PLGA ir ORMOCER paviršiaus naudojant lazerio technologiją; (b) NIH / 3T3 gyvų ląstelių (žalios) ir negyvų ląstelių (geltonai raudonos) fluorescencija ant PDMS ir PLGA struktūrų mikrografas; c) PD12 ir PLGA struktūrų paviršiaus gyvų ląstelių (žalių) ir negyvų ląstelių (geltonai raudonos) fluorescencinės mikrografijos iš PC12.
Audinių inžinerijos srityje didelę reikšmę turi ląstelių biologinių savybių tyrimas biologinių medžiagų paviršiuje. Biologinių medžiagų biologinių savybių tobulinimas ir tobulinimas yra dar vienas šiuolaikinių biomedicinos medžiagų kūrimo akcentas. Nuolat suprasdami nespecifinį biomedžiagos paviršiaus sąsajų poveikį, vis daugiau ir daugiau tyrinėtojų suprato, kad tik tikslus biomedžiagos paviršiui būdingų bioaktyvumo efektų valdymas mikroskopinėje skalėje yra esminis dalykas. Biomedžiagų biologinio suderinamumo sprendimo raktas.
Lazerinio mikrodirbimo technologija gali pagaminti įvairias paviršiaus struktūras ant biologinių medžiagų paviršiaus, pavyzdžiui, grynos nanostruktūros, įvairios nanometrų skalės, mikronų kombinuotos kompozicinės struktūros, ir tolesniais lazerio mikrodirbimo procesais gali pagaminti unikalias, sudėtingas daugiasluoksnes paviršiaus formas. išvaizda. Ląstelių sukibimą ir diferenciaciją galima optimizuoti keičiant mikronų šiurkštumą, šoninį atstumą ir kitus mikrostruktūros dydžio parametrus. Tačiau paviršiaus morfologijos pokyčių poveikis ląstelėms yra sudėtingas, o jo veikimo mechanizmas vis dar tiriamas. Šiuo metu dauguma susijusių tyrimų vis dar yra laboratorijos stadijoje. Lazerinio mikrodirbimo poveikis biologinių medžiagų paviršiaus modifikacijai taip pat reikalauja daug in vitro ir in vivo. Eksperimentai yra abipusiai patvirtinti.