Lazerio mikromašiavimo technologijos taikymas biologiniuose taikomuose įrenginiuose
Antras taikymas
Gamyba Medicinos MEMS komponentai
Mikroelektromechaninės sistemos technologija grindžiama 21-ojo amžiaus technologija, pagrįsta mikron ir nanotechnologijomis. Nuo 1980 m., jis buvo taikomas medicinos pramonei, ir su ja susijusios technologijos ir produktai buvo įtraukti į biomedicinos srityse, pavyzdžiui, aptikimo, diagnozės, ir gydymo. Šiuo metu MEMS perdirbimo technologija iš esmės yra silicio pagrindo medžiagų perdirbimo technologija, naudojant cheminius ėsdinimo arba integrinių grandynų procesus. Tačiau dėl medicininių MEMS apdorojimo objektų ir pramoninių programų savybių yra didelių skirtumų, o naujos technologijos ir naujos medžiagos naudojamos medicininiam gydymui. Nuolat taikant lauką, medicinos MEMS apdorojimui nebuvo taikomi tradiciniai silicio perdirbimo metodai. Palyginti su tradicine silicio apdorojimo technologija, lazerio mikromaškinimo technologija taikoma ne tik įvairioms medžiagoms, bet ir gali apdoroti 3D mikroinžinerijas su submikso tikslumu. Jis turi gerą taikymo perspektyvą medicinos MEMS apdorojimo.
Didelio tankio mikroelektrodo matricų naudojimas, siekiant susijausti ar įrašyti neuroninį aktyvumą, yra labai sudėtinga ir svarbi mokslinių tyrimų tema neuronų protezų srityje. Green et al. pagaminti nešiojamų didelio tankio mikroelektrodu masyvas naudojant femtosecond lazerio mikrofakliacijos technologija, naudojant tradicinius PDMS ir platinos (Pt) folijos medžiagos. Rezultatai rodo, kad paviršiaus struktūra mikroelektros masyvo gaminamas lazerio mikro apdirbimo metodas yra vienodas ir šiurkštumo. Pageidautina, kad didžiausias elektrodo dėmės storis matricoje būtų apie 200 μm.
Aliuminio nitrido (AlN) medžiagos turi mažą reaktyvumą biologinėje aplinkoje ir labai tinka bioautiems prietaisams gaminti. Naudojant safyras kaip pagrindo medžiagos, waveguide masyvo struktūra yra pagaminti ant AlN plėvelės paviršiaus ir gali būti derinamas su mikrofluido sistema narkotikų pristatymo. Safadi et al. naudojamas eksimerinis lazerinis mikromaškėjimas, kad būtų galima pagaminti waveguide struktūrą safyro pagrindu veikiančioje AlN plėvelėje. Ši struktūra kartu su mikrofluidics gali vaidinti svarbų vaidmenį narkotikų pristatymo nervų audiniuose.
Minimaliai invazinės chirurginės priemonės vaidina svarbų vaidmenį biomedicininę diagnozę ir gydymą, o kateteriai dalyvauja daugelyje minimaliai invazinių chirurginių įrankių. Palyginti su tradiciniais pasyviaisiais kateteriais, aktyvi kateterių kontrolė leidžia tiksliau ir efektyviai. Lee et al. parengė polipiroliu (PPy) pagrindu dirbtinis raumenų varomas kateteris lazerio mikro apdirbimo technologija ir parodė paruošto keturių elektrodų kateterio kontrolę dvimatis lenkimo judesio, kaip parodyta paveikslėlyje. Veikliojo kateterio, pagaminto naudojant mikromašimą ir optinę darnos tomografiją, derinys leidžia vizualizuoti biologinio audinio požemį, patvirtinant geresnes vaizdo gavimo galimybes naudojant šį struktūrinį projektą.
Pav PPy pagrindu aktyvus kateteris parengtas lazerio mikro apdirbimo. a) keturių elektrodų kateterio projektinė konstrukcija; b) keturių elektrodų kateterio SEM atvaizdas, parengtas lazerio mikrodaišo; c) PPy lenkimo judesys viename kateterio gale
Silicio plokštelės yra dažniausiai naudojamos biologinės medžiagos biomedžiagoms paruošti. Wongwiwat et al. studijavo mikroliejių matricų ir kvadratinių struktūrų, apdorotų silicio plokštelių paviršiuje naudojant lazerio mikromaškėjimo technologiją, poveikį silicio plokštelių biologinėms savybėms, o tai rodo, kad silicio plokštelių paviršiaus mikrostruktūra gali būti Baltymų absorbcijos padidėjimas. Nors tai sukels širdies ir kraujagyslių ar kraujo susijusių medicinos prietaisų gaminti trombų taikymo metu, sustiprintas baltymų absorbcija taip pat gali skatinti ląstelių augimą. Tai taikoma biomedicinos implantuotiems MEMS prietaisams, pvz., mikroschemoms, slėgio jutikliams ir vaistų tiekimo sistemoms. Paraiška yra labai naudinga.
3D formos mikro/nano pluošto struktūrų paruošimo problema visada buvo problema, kurios negalima veiksmingai pritaikyti audinių inžinerijos srityje. Kim et al. naudojo femtosecond lazerio apdorojimo technologiją 3D porų struktūroms apdoroti 3D mikro/nano pluošto struktūrose, pagamintose elektrospinning.
Periferinių nervų regeneracijos elementas yra daugiasluoksnė polimero struktūra, pagaminta iš biomedžiagų, tokių kaip poli-D-pieno rūgštis (PDLA) ir polivinilo alkoholis (PVA). PDLA plėvelė skaidoma per 4-6 mėnesius, o PVA plėvelė ištirpinama maždaug per dvi savaites 37 °C temperatūroje. Kancharla et al 2002 eksperimentų rezultatai parodė, kad lazerio mikromaikos technologija yra įmanoma biologiškai skaidžių mikromedicinos prietaisų paruošimui.
Biomedicinos komponentų miniatiūrizavimas, ypač perėjimas nuo biomicrodevices prie biomedžiagų, yra mokslininkų iššūkis. Medicinos prietaisų tobulinimo, ligų prevencijos, diagnozavimo ir gydymo srityje MEMS gali būti taikomos. Miniatiūrizacija yra svarbus MEMS bruožas. Nuolat plėtojant MEMS technologiją biomedicinos srityje, kaip tiksliai ir greitai apdoroti vis sudėtingesnius ir tikslius komponentus, tapo svarbiu MEMS plėtros biomedicinos srityje klausimu.
Lazerinis mikromaškėjimas technologija neleidžia įprastinių mikromaškinimo metodus realizuoti medicinos mikroelektromechaninių produktų, tokių kaip medicinos kateteriai, mikroschemos, ir narkotikų pristatymo sistemos. Nors lazerio mikromaikinimo technologija biomedicinos MEMS taikymas ką tik prasidėjo, tačiau tiesioginis lazerio mikromaikimas ir lazerio stereolitografijos remiantis lazerio abliacijos mechanizmas gavo vis daugiau dėmesio ir mokslinių tyrimų, lazerio mikromaikinimo technologija privalo skatinti platų MEMS biomedicinos ir skatinti šiuolaikinės medicinos inžinerijos plėtrą.