L'aplicació de la tecnologia de micromecanització làser en dispositius d'aplicació biològica
Aplicació primera
Introducció:La micromecanització làser es va originar en el procés de fabricació de semiconductors. Processa el material mitjançant tall per làser de pols ultra-curt, perforació, soldadura, etc., i després obté processos d’estructura de micro-nanoescala bidimensional (2D) o tridimensional (3D).
En comparació amb els làsers polsats llargs, la micromecanització làser polsada ultracurta és un procés no lineal i sense equilibri amb efectes significatius de llindar, zona afectada per la calor mínima i alta controlabilitat. En els darrers anys, els làsers de pols ultracurts s’han utilitzat àmpliament en camps de fabricació de micro-nanos, com ara dispositius microfluídics, microsensors i aplicacions biomèdiques. Especialment en el camp de la biomedicina, els làsers poden realitzar processos complexos i fins de micro i nanoestructures, que poden satisfer els requisits de determinades aplicacions especials de productes biomèdics.
En comparació amb els mètodes tradicionals de processament, el micromecanitzat làser de pols ultracort té els avantatges de&"fred GG"; processament, baix consum d’energia, petits danys, alta precisió i posicionament estricte a l’espai 3D, i té molt bones perspectives d’aplicació en el processament de dispositius mèdics.
Processament de superfícies de materials biològics
Les característiques superficials dels biomaterials poden afectar significativament el comportament de les cèl·lules com l’adhesió, l’expansió, la proliferació i la diferenciació, i són factors importants que afecten la biocompatibilitat dels materials. Tot i que el mètode de modificació superficial del material convencional pot augmentar la càrrega del material bioactiu, hi ha problemes com el procés complicat, la ràpida dissolució del recobriment al cos i l’esquerda del recobriment. La tecnologia de micromecanització làser canvia les característiques de la superfície processant ràpidament diverses microestructures a la superfície del material i optimitza l’adhesió i la diferenciació de les cèl·lules canviant la rugositat de les micres i l’espaiat lateral i, per tant, té un paper important en el canvi de les característiques biològiques de les cèl·lules dels teixits. efecte. En comparació amb altres mètodes de modificació superficial, la capa de modificació superficial del material biològic modificat per la tecnologia de micromecanització làser és fina, té poca influència sobre la matriu i supera les deficiències dels mètodes de modificació existents.
Koufaki et al. va utilitzar un escaneig làser de femtosegon per processar una microestructura superficial cònica amb una relació de rugositat de 2,0 a 5,9 en una superfície de silici monocristal. La microestructura es va copiar a polidimetilsiloxà (PDMS) i polimulsió mitjançant un mètode de transferència. - Àcid poliglicolic (PLGA) i superfície del material ORMOCER, com es mostra a continuació.
(Fig. (A) Microestructures preparades a la superfície de monocristall Si, PDMS, PLGA i ORMOCER mitjançant tecnologia làser; (b) Fluorescència de cèl·lules vives NIH / 3T3 (verdes) i cèl·lules mortes (groc-vermell) a la superfície de Micrografia d’estructures PDMS i PLGA; (c) Micrografies de fluorescència de cèl·lules vives (verdes) i cèl·lules mortes (groc-vermelles) de PC12 a la superfície d’estructures PDMS i PLGA)
En el camp de l'enginyeria de teixits, l'estudi de les característiques biològiques de les cèl·lules a la superfície de materials biològics és de gran importància. La millora i la millora de les propietats biològiques dels materials biològics és un altre dels focus del desenvolupament de materials biomèdics contemporanis. Amb la comprensió constant dels efectes inespecífics de les interfícies de la superfície dels biomaterials, cada vegada hi ha més investigadors que s’han adonat que només és fonamental el control precís dels efectes de bioactivitat específics de la superfície dels biomaterials a escala microscòpica. La clau per resoldre la biocompatibilitat dels biomaterials.
La tecnologia de micromecanització làser pot produir diverses estructures superficials a la superfície de materials biològics, com ara nanoestructures pures, diverses escales de nanòmetres, estructures compostes combinades de micres i pot produir formes superficials de capes úniques i complexes mitjançant altres processos de micromecanització làser. aparença. L’adhesió i la diferenciació de les cèl·lules es poden optimitzar variant la rugositat de les micres, l’espaiat lateral i altres paràmetres de mida de la microestructura. Tot i això, l’efecte dels canvis de morfologia superficial sobre les cèl·lules és complex i encara s’està explorant el seu mecanisme d’acció. Actualment, la majoria de les investigacions rellevants encara es troben en fase de laboratori. L'efecte de la micromecanització làser sobre la modificació superficial de materials biològics també requereix una gran quantitat de in vitro i in vivo. Els experiments es comproven mútuament.