تطبيق تكنولوجيا الليزر الدقيقة في أجهزة التطبيقات البيولوجية
تطبيق واحد
المقدمة:نشأت الآلات الدقيقة بالليزر في عملية تصنيع أشباه الموصلات. يقوم بمعالجة المواد من خلال القطع بالليزر النبضي القصير للغاية ، والحفر ، واللحام ، وما إلى ذلك ، ثم يحصل على عمليات بنية ثنائية الأبعاد (ثنائية الأبعاد) أو ثلاثية الأبعاد (ثلاثية الأبعاد).
بالمقارنة مع الليزر النبضي الطويل ، فإن المعالجة الدقيقة بالليزر النبضي فائق القصر هي عملية غير خطية وغير متوازنة مع تأثيرات عتبة كبيرة ، ومنطقة متأثرة بالحرارة قليلة وإمكانية تحكم عالية. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام الليزر النبضي فائق القصر على نطاق واسع في مجالات تصنيع النانو الدقيقة مثل أجهزة ميكروفلويديك وأجهزة الاستشعار الدقيقة والتطبيقات الطبية الحيوية. خاصة في مجال الطب الحيوي ، يمكن لليزر أن يحقق معالجة دقيقة ومعقدة للهياكل الدقيقة والنانوية ، والتي يمكن أن تلبي متطلبات بعض التطبيقات الخاصة للمنتجات الطبية الحيوية.
بالمقارنة مع طرق المعالجة التقليدية ، فإن المعالجة الدقيقة بالليزر ذات النبضات الفائقة لها مزايا" ؛" الباردة ؛ المعالجة ، واستهلاك منخفض للطاقة ، وأضرار طفيفة ، ودقة عالية ، ووضع صارم في الفضاء ثلاثي الأبعاد ، وله إمكانية تطبيق جيدة جدًا في معالجة الأجهزة الطبية.
المعالجة الدقيقة للمواد البيولوجية
يمكن أن تؤثر الخصائص السطحية للمواد الحيوية بشكل كبير على سلوك الخلايا مثل الالتصاق والتوسع والتكاثر والتمايز ، وهي عوامل مهمة تؤثر على التوافق الحيوي للمواد. على الرغم من أن طريقة تعديل السطح للمادة التقليدية يمكن أن تزيد من حمل المادة النشطة بيولوجيًا ، إلا أن هناك مشاكل مثل العملية المعقدة ، والانحلال السريع للطلاء في الجسم ، وتكسير الطلاء. تعمل تقنية الليزر الدقيقة على تغيير خصائص السطح من خلال معالجة الهياكل الدقيقة المختلفة بسرعة على سطح المادة ، وتحسين الالتصاق والتمايز بين الخلايا عن طريق تغيير خشونة الميكرون والتباعد الجانبي ، وبالتالي يكون لها دور مهم في تغيير الخصائص البيولوجية لخلايا الأنسجة. تأثير. بالمقارنة مع طرق تعديل السطح الأخرى ، فإن طبقة تعديل السطح للمواد البيولوجية المعدلة بواسطة تقنية الليزر الدقيق تكون رقيقة ، ولها تأثير ضئيل على المصفوفة ، وتتغلب على أوجه القصور في طرق التعديل الحالية.
كوفاكي وآخرون استخدم المسح بالليزر فيمتوثانية لمعالجة بنية مجهرية للسطح مدبب مع نسبة خشونة من 2.0 إلى 5.9 على سطح سيليكون بلوري واحد. تم نسخ البنية المجهرية إلى polydimethylsiloxane (PDMS) و polyemulsion عن طريق طريقة النقل. - سطح مادة حمض البولي جليكوليك (PLGA) و ORMOCER ، كما هو موضح أدناه.
(الشكل (أ) المجهرية المحضرة على سطح البلورة المفردة Si و PDMS و PLGA و ORMOCER باستخدام تقنية الليزر ؛ (ب) مضان للخلايا الحية NIH / 3T3 (الأخضر) والخلايا الميتة (الأصفر والأحمر) على سطح هياكل PDMS و PLGA صورة مجهرية ؛ (ج) صورة مجهرية مضان للخلايا الحية (خضراء) وخلايا ميتة (أصفر-أحمر) من PC12 على سطح هياكل PDMS و PLGA)
في مجال هندسة الأنسجة ، تعتبر دراسة الخصائص البيولوجية للخلايا على سطح المواد البيولوجية ذات أهمية كبيرة. تحسين وتحسين الخصائص البيولوجية للمواد البيولوجية هو محور آخر لتطوير المواد الطبية الحيوية المعاصرة. مع الفهم المستمر للتأثيرات غير المحددة للواجهات السطحية للمواد الحيوية ، أدرك المزيد والمزيد من الباحثين أن التحكم الدقيق في تأثيرات النشاط الحيوي الخاصة بسطح المواد الحيوية على النطاق المجهري هو أمر أساسي. مفتاح حل التوافق الحيوي للمواد الحيوية.
يمكن أن تنتج تكنولوجيا التصنيع الدقيق بالليزر مجموعة متنوعة من الهياكل السطحية على سطح المواد البيولوجية ، مثل الهياكل النانوية النقية ، ومقاييس مختلفة من النانومتر ، والهياكل المركبة الميكرونية المدمجة ، ويمكن أن تنتج أشكالًا فريدة ومعقدة للسطح من خلال المزيد من عمليات الليزر الدقيقة. مظهر خارجي. يمكن تحسين التصاق الخلية والتمايز عن طريق تغيير خشونة الميكرون والتباعد الجانبي ومعلمات حجم البنية المجهرية الأخرى. ومع ذلك ، فإن تأثير تغيرات التشكل السطحي على الخلايا معقد ، ولا تزال آلية عملها قيد البحث. حاليًا ، لا تزال معظم الأبحاث ذات الصلة في مرحلة المختبر. يتطلب تأثير الليزر الميكروي على تعديل سطح المواد البيولوجية أيضًا كمية كبيرة من التجارب في المختبر وفي الجسم الحي.