کاربرد تکنولوژی ريزمايکاری ليزری در دستگاه های کاربرد زيستی
کاربرد دو
ساخت قطعات MEMS پزشکی
فناوری سیستم میکرو الکترومکانیکی بر اساس فناوری قرن بیست و یکم بر اساس میکرون و فناوری نانو ساخته شده است. از دهه ۱۹۸۰ به صنعت پزشکی اعمال می شود و فناوری ها و محصولات مرتبط با آن در زمینه های زیست پزشکی مانند تشخیص، تشخیص، و درمان پوشش داده شده است. در حال حاضر فناوری پردازش MEMS عمدتاً یک فناوری برای پردازش مواد مبتنی بر سیلیکون با استفاده از اتش شیمیایی یا فرایندهای مدار یکپارچه است. با این حال، به دلیل ویژگی های پردازش MEMS پزشکی اشیاء و کاربردهای صنعتی، تفاوت های زیادی وجود دارد و فناوری های جدید و مواد جدید در درمان پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. با کاربرد مداوم میدان، روش های سنتی پردازش مبتنی بر سیلیکون در پردازش MEMS پزشکی اعمال نشده است. در مقایسه با فناوری پردازش سنتی مبتنی بر سیلیکون، فناوری میکروماشینگ لیزری نه تنها در مورد انواع مواد صدق می کند، بلکه می تواند ساختارهای میکرو سه بعدی را با دقت زیر میکرون پردازش کند. این چشم انداز برنامه خوب در پردازش MEMS پزشکی.
استفاده از آرایه های میکروالکترود با چگالی بالا برای برچیدن یا ثبت فعالیت عصبی یک موضوع تحقیقاتی بسیار پیچیده و مهم در زمینه پروتزهای عصبی است. گرین و همکارانش یک آرایه میکروالکترود با چگالی بالا قابل حمل را با استفاده از فناوری میکروفابری لیزری فمتوزثانیه با استفاده از مواد فویل PDMS معمولی و پلاتین (Pt) ساختند. نتایج نشان می دهد که ساختار سطحی آرایه میکروالکترود تولید شده توسط روش میکروماشینگ لیزری یکنواخت و ناهموار است. ترجیحاً حداکثر ضخامت لکه الکترود در آرایه حدود ۲۰۰ میکرومتر است.
مواد نیترید آلومینیومی (AlN) در محیط های زیستی واکنش پذیری پایینی دارند و برای ساخت دستگاه های زیست سازگار بسیار مناسب هستند. با استفاده از یاقوت کبود به عنوان ماده پایه، یک ساختار آرایه موج بر روی سطح فیلم AlN ساخته می شود و می تواند با یک سیستم میکروفلوئیدیک برای تحویل دارو ترکیب شود. سافادی و همکارانش از میکروماشینگ لیزری اکسیمر برای ساخت یک ساختار موج سوار بر روی یک فیلم AlN مبتنی بر یاقوت کبود استفاده کردند. این ساختار همراه با میکروفلویدیک ها می تواند نقش مهمی در زایمان دارو در بافت های عصبی داشته باشد.
ابزارهای جراحی با حداقل تهاجم نقش مهمی در تشخیص و درمان زیست پزشکی دارند و کاتترها در بسیاری از ابزارهای جراحی با حداقل تهاجم نقش دارند. در مقایسه با کاتترهای منفعل معمولی، کنترل فعال کاتترهای نوک دار دقت و کارایی بیشتری را قادر می سازد. لی و همکارانش یک کاتتر عضلانی محور مصنوعی مبتنی بر پلی پایرول (PPy) را با فناوری میکروماشینگ لیزری آماده کردند و کنترل پذیری کاتتر چهار الکترود آماده شده را با حرکت خمش دو بعدی نشان دادند، همان طور که در شکل نشان داده شده است. ترکیب یک کاتتر فعال تولید شده توسط ریزماشی و توموگرافی همدستان نوری، تجسم زیرسطح بافت زیستی را قادر می سازد و قابلیت های تصویربرداری برتر استفاده از این طراحی ساختاری را تأیید می کند.
شکل PPy مبتنی بر کاتتر فعال آماده شده توسط میکروماشینگ لیزر. () چهار الکترود ساختار طراحی کاتتر. ب) تصویر چهار الکترود کاتتر SEM تهیه شده توسط میکروماشینگ لیزری. ج) حرکت خمش PPy در یک انتهای کاتتر
ویفرهای سیلیکونی معمولاً از مواد زیستی برای تهیه مواد زیستی استفاده می شوند. ونگویوات و همکارانش به بررسی اثرات ساختارهای آرایه کانال میکرو و ساختارهای مربعی فرآوری شده بر روی سطح ویفرهای سیلیکونی با استفاده از فناوری میکروماشینگ لیزری بر ویژگی های زیستی ویفرهای سیلیکونی اشاره کردند که نشان می دهد ساختار میکرو سطح ویفر سیلیکونی می تواند جذب پروتئین را افزایش دهد. اگر چه این امر باعث خواهد شد که دستگاه های پزشکی مرتبط با قلب و عروق یا خون در طول کاربرد ترومبی تولید کنند، اما جذب پروتئین افزایش یافته نیز می تواند گسترش سلول را ترویج کند. این امر در مورد دستگاه های MEMS کاشته شده زیست پزشکی مانند میکروچیپ ها، حسگرهای فشار، و سیستم های تحویل دارو صدق می کند. برنامه بسیار مفید است.
مشکل تهیه ساختارهای فیبری میکرو/نانو سه بعد شکل همواره مشکلی بوده است که نمی توان آن را به طور مؤثری در زمینه مهندسی بافت به کار برد. کیم و همکارانش از فناوری پردازش لیزر فمتوزکوند برای پردازش ساختارهای منفذ سه بعد بر روی ساختارهای میکرو/نانو فیبری سه بعد تولید شده توسط الکتروسپینینگ استفاده کردند.
عنصر بازسازی عصب محیطی یک ساختار پلیمری چند لایه است که از مواد زیستی مانند پلی دی لاکتیک اسید (PDLA) و پلی وینیل الکل (PVA) ساخته شده است. فیلم PDLA در ۴ تا ۶ ماه قابل تخریب است و فیلم PVA در حدود دو هفته در ۳۷ درجه سانتی گراد منحل می شود. نتایج آزمایش های کانچارلا و همکارانش در سال ۲۰۰۲ نشان داد که فناوری میکروماشینگ لیزری برای تهیه دستگاه های میکرو پزشکی زیست تخریب پذیر امکان پذیر است.
کوچک سازی اجزای زیست پزشکی، به ویژه گذار از بیومیکرودویچ ها به بیو مواد، چالشی برای محققان است. در زمینه بهبود دستگاه های پزشکی، پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری ها، MEMS کاربردهای بالقوه ای دارد. کوچک سازی یکی از ویژگی های مهم MEMS است. با توسعه مداوم فناوری MEMS در زمینه زیست پزشکی، چگونگی پردازش دقیق و سریع اجزای پیچیده و دقیق به طور فزاینده ای به مسئله مهمی برای توسعه MEMS در زمینه زیست پزشکی تبدیل شده است.
فناوری میکروماشینگ لیزری، تحقق محصولات میکروالکترومکانیکی پزشکی مانند کاتترهای پزشکی، میکروچیپ ها، و سیستم های تحویل دارو را غیرممکن می کند. اگرچه کاربرد فناوری میکروماشینگ لیزری در MEMS زیست پزشکی به تازگی آغاز شده است، اما میکروماشینگ لیزری مستقیم و استریولیتوگرافی لیزری بر اساس مکانیسم ابلاسیون لیزری توجه و تحقیقات بیشتری دریافت کرده اند، اما فناوری میکروماشینگ لیزری مقید به ترویج کاربرد گسترده MEMS در زیست پزشکی و ترویج توسعه مهندسی پزشکی مدرن است.