کاربرد تکنولوژی ريزمايکاری ليزری در دستگاه های کاربرد زيستی
کاربرد یک
مقدمه:میکروماشینگ لیزری در فرایند ساخت نیمه هادی سرچشمه گرفته است. ماده را از طریق برش لیزر پالسی فوق کوتاه، حفاری، welding و غیره پردازش می کند و سپس فرایندهای ساختار دو بعدی (۲ بعدی) یا سه بعدی (۳ بعدی) میکرو نانومقیاس را به دست می آورد.
در مقایسه با لیزرهای پالسی طولانی، میکروماشینگ لیزری پالسی اولتراشورت یک فرایند غیر خطی، غیر تعادلی با اثرات آستانه ای قابل توجهی، حداقل منطقه آسیب دیده از گرما و کنترل پذیری بالا است. در سال های اخیر لیزرهای پالسی اولتراشورت به طور گسترده ای در زمینه های ساخت میکرو نانو مانند دستگاه های میکروفلوئیدیک، میکروحسگرها، و کاربردهای زیست پزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند. به ویژه در زمینه زیست پزشکی، لیزرها می توانند به پردازش پیچیده و ریز میکرو و نانوساختار پی برند که می تواند الزامات برخی کاربردهای خاص محصولات زیست پزشکی را برآورده کند.
در مقایسه با روش های پردازش سنتی، میکروماشینگ لیزری اولتراشورت-پالس مزایای پردازش «سرد» ، مصرف انرژی کم، آسیب کوچک، دقت بالا، و موقعیت یابی سخت گیرانه در فضای سه بعد را دارد و چشم انداز کاربرد بسیار خوبی در پردازش دستگاه های پزشکی دارد.
پردازش سطح میکرو مواد بیولوژیکی
ویژگی های سطحی مواد زیستی می تواند به طور قابل توجهی بر رفتارهای سلول ها مانند چسبش، انبساط، تکثیر، و تفاوت تأثیر بگذارد و عوامل مهمی هستند که بر زیست سازش پذیری مواد تأثیر می گذارد. اگرچه روش اصلاح سطح ماده معمولی می تواند بار ماده زیست فعال را افزایش دهد، اما مشکلاتی مانند فرایند پیچیده، انحلال سریع پوشش در بدن، و ترک خوردگی پوشش وجود دارد. فناوری میکروماشینگ لیزری با پردازش سریع ریز ساختارهای مختلف بر روی سطح ماده، ویژگی های سطحی را تغییر می دهد، و چسبش و تماز سلول ها را با تغییر ناهموارگی میکرون و فاصله های کناری بهینه می کند و به این ترتیب نقش مهمی در تغییر ویژگی های زیستی سلول های بافتی دارد. اثر. در مقایسه با دیگر روش های اصلاح سطح، لایه اصلاح سطح مواد بیولوژیکی اصلاح شده توسط فناوری میکروماشینگ لیزری نازک است، تأثیر چندانی بر ماتریس ندارد، و بر کاستی های روش های اصلاح موجود غلبه می کند.
کوفاکی و همکارانش از یک اسکن لیزری فمتوثان برای پردازش یک میکرو ساختار سطحی نواری با نسبت ناهماهنگی ۲٫۰ به ۵٫۹ بر روی یک سطح سیلیکونی تک کریستالی استفاده کردند. ریز ساختار به روش انتقال به پلی دی متیل سیلوکان (PDMS) و پلی ام الزیون کپی شد. - پلی گلیکولیک اسید (PLGA) و سطح مواد ORMOCER، همانطور که در زیر نشان داده شده است.
(انجیر) () ریز ساختارهای آماده شده بر روی سطح تک کریستال Si، PDMS، PLGA و ORMOCER با استفاده از فن آوری لیزر؛ ب) فلورسانس سلول های زنده NIH/3T3 (سبز) و سلول های مرده (زرد-قرمز) بر روی سطح ساختارهای PDMS و PLGA میکروگراف؛ ج) میکروگراف فلورسانس سلول های زنده (سبز) و سلول های مرده (زرد-قرمز) PC12 در سطح ساختارهای PDMS و PLGA)
در زمینه مهندسی بافت، مطالعه ویژگی های زیستی سلول ها در سطح مواد زیستی از اهمیت زیادی برخوردار است. بهبود و بهبود خواص زیستی مواد زیستی یکی دیگر از محورهای توسعه مواد زیست پزشکی معاصر است. با درک مداوم اثرات غیر اختصاصی رابط های سطح بیومتریال، محققان بیشتر و بیشتر متوجه شده اند که تنها کنترل دقیق اثرات زیست فعالی خاص سطح زیست ماتريال در مقیاس میکروسکوپی اساسی است. کلید حل زیست سازش پذیری مواد زیستی.
فناوری میکروماشینگ لیزری می تواند انواع ساختارهای سطحی را بر روی سطح مواد زیستی تولید کند، مانند نانوساختارهای خالص، مقیاس های مختلف نانومتر، ساختارهای کامپوزیت ترکیبی میکرون، و می تواند اشکال سطحی لایه ای منحصر به فرد و پیچیده ای را از طریق فرایندهای میکروماشینگ لیزری بیشتر تولید کند. ظاهر. چسبش سلول و تجمیع را می توان با ناهموارگی های مختلف میکرون، فاصله های کناری، و دیگر پارامترهای اندازه میکرو ساختار بهینه سازی کرد. با این حال، اثر تغییرات ریولوژی سطحی بر سلول ها پیچیده است، و مکانیسم عمل آن هنوز در حال کاوش است. در حال حاضر بیشتر تحقیقات مربوطه هنوز در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد. اثر میکروماشینگ لیزری بر اصلاح سطح مواد زیستی نیز نیاز به مقدار زیادی در آزمایشگاهی دارد و در زنده آزمایش ها به طور متقابل تأیید می شوند.