A aplicação da tecnologia de micromaquinção a laser em dispositivos de aplicação biológica
Aplicação Um
Introdução:Micromaquinção a laser originada no processo de fabricação de semicondutores. Ele processa o material através de cortes a laser de pulso ultra-curto, perfuração, soldagem, etc., e, em seguida, obtém processos de estrutura micro-nanoescala bidimensional (2D) ou tridimensional (3D).
Comparado com lasers longos pulsados, micromaquintura a laser pulsada ultracurto é um processo não linear, sem equilíbrio, com efeitos limiares significativos, zona mínima afetada pelo calor e alta controlabilidade. Nos últimos anos, os lasers de pulso ultracurto têm sido amplamente utilizados em campos de fabricação de micro-nano, como dispositivos microfluidos, microsensores e aplicações biomédicas. Especialmente no campo da biomedicina, os lasers podem realizar um processamento complexo e fino de micro e nanoestrutura, que pode atender aos requisitos de certas aplicações especiais de produtos biomédicos.
Em comparação com os métodos tradicionais de processamento, a micromaquintação a laser de pulso ultracurto tem as vantagens do processamento "frio", baixo consumo de energia, pequenos danos, alta precisão e posicionamento rigoroso no espaço 3D, e tem uma perspectiva de aplicação muito boa no processamento de dispositivos médicos.
Processamento de micro-superfície de materiais biológicos
As características superficiais dos biomateriais podem afetar significativamente os comportamentos das células como adesão, expansão, proliferação e diferenciação, e são fatores importantes que afetam a biocompatibilidade dos materiais. Embora o método de modificação superficial do material convencional possa aumentar a carga do material bioativo, há problemas como processo complicado, dissolução rápida do revestimento no corpo e rachaduras do revestimento. A tecnologia de micromaquinção a laser altera as características da superfície, processando rapidamente várias microestruturas na superfície do material, e otimiza a adesão e diferenciação das células alterando a rugosidade do mícndo e o espaçamento lateral, e assim tem um papel importante na mudança das características biológicas das células teciduais. Efeito. Em comparação com outros métodos de modificação da superfície, a camada de modificação da superfície do material biológico modificado pela tecnologia de micromaquinia a laser é fina, tem pouca influência sobre a matriz e supera as deficiências dos métodos de modificação existentes.
Koufaki et al. usaram um escaneamento a laser femtosegundo para processar uma microestrutura de superfície afilada com uma razão de rugosidade de 2,0 a 5,9 em uma única superfície de silício cristalino. A microestrutura foi copiada para polidimetilsiloxano (PDMS) e poliemulsão por método de transferência. - Superfície do material poliglicólico (PLGA) e ORMOCER, conforme mostrado abaixo.
(Fig. (a) Microestruturas preparadas na superfície do cristal único Si, PDMS, PLGA e ORMOCER utilizando tecnologia laser; b Fluorescência de células vivas NIH/3T3 (verde) e células mortas (amarelo-vermelho) na superfície das estruturas PDMS e PLGA Micrografo; c Micrografias de fluorescência de células vivas (verdes) e células mortas (amarelo-vermelho) de PC12 na superfície das estruturas PDMS e PLGA)
No campo da engenharia tecidual, estudar as características biológicas das células na superfície dos materiais biológicos é de grande importância. A melhoria e melhoria das propriedades biológicas dos materiais biológicos é outro foco do desenvolvimento de materiais biomédicos contemporâneos. Com a compreensão constante dos efeitos não específicos das interfaces superficiais de biomateriais, cada vez mais pesquisadores têm percebido que apenas o controle preciso dos efeitos de bioatividade específicos da superfície do bioma material na escala microscópica é fundamental. A chave para resolver a biocompatibilidade dos biomateriais.
A tecnologia de micromaquinção a laser pode produzir uma variedade de estruturas superficiais na superfície de materiais biológicos, como nanoestruturas puras, várias escalas de nanômetros, estruturas compostas combinadas de micróbios, e pode produzir formas únicas e complexas de superfície em camadas através de outros processos de micromaquinção a laser. Aparência. A adesão e diferenciação celular podem ser otimizadas por meio de rugosidade de mícinges variados, espaçamento lateral e outros parâmetros de tamanho de microestrutura. No entanto, o efeito das mudanças de morfologia da superfície nas células é complexo, e seu mecanismo de ação ainda está sendo explorado. Atualmente, a maioria das pesquisas relevantes ainda está em fase laboratorial. O efeito da micromaquinção a laser na modificação superficial de materiais biológicos também requer uma grande quantidade de in vitro e in vivo Os experimentos são verificados mutuamente.