L'application de la technologie de micro-usinage laser dans les dispositifs d'application biologique
Première application
Introduction:Le micro-usinage laser est né du processus de fabrication des semi-conducteurs. Il traite le matériau par découpe au laser impulsion ultra-courte, le perçage, le soudage, etc., puis obtient les procédés de la structure micro-échelle nanométrique en deux dimensions (2D) ou tridimensionnel (3D).
Par rapport aux lasers à long pulsé, micro-usinage laser ultracourtes pulsé est un processus non linéaire, non-équilibre avec des effets de seuil significatives, zone affectée par la chaleur minimale et une grande maniabilité. Ces dernières années, les lasers à impulsions ultracourtes ont été largement utilisés dans les domaines de la fabrication micro-nano tels que les dispositifs microfluidiques, microcapteurs et applications biomédicales. Surtout dans le domaine de la Biomédecine, les lasers peuvent réaliser des micro complexes et fine et le traitement des nanostructures, qui peut répondre aux besoins de certaines applications particulières de produits biomédicaux.
Par rapport aux méthodes de traitement traditionnelles, le micro-usinage laser à impulsion ultracourte présente les avantages du&"Cold GG". traitement, faible consommation d'énergie, petits dommages, haute précision et positionnement strict dans l'espace 3D, et a une très bonne perspective d'application dans le traitement des dispositifs médicaux.
Traitement micro-surface de matériaux biologiques
Les caractéristiques de surface des biomatériaux peuvent affecter de manière significative les comportements des cellules tels que l'adhésion, l'expansion, la prolifération et la différenciation, et sont des facteurs importants affectant la biocompatibilité des matériaux. Bien que le procédé de modification de surface du matériau conventionnel puisse augmenter la charge du matériau bioactif, il existe des problèmes tels qu'un processus compliqué, une dissolution rapide du revêtement dans le corps et une fissuration du revêtement. La technologie de micro-usinage laser modifie les caractéristiques de surface en traitant rapidement diverses microstructures à la surface du matériau et optimise l'adhésion et la différenciation des cellules en modifiant la rugosité micronique et l'espacement latéral, et joue ainsi un rôle important dans la modification des caractéristiques biologiques des cellules tissulaires. effet. Par rapport à d'autres méthodes de modification de surface, la couche de modification de surface du matériau biologique modifié par la technologie de micro-usinage laser est mince, a peu d'influence sur la matrice et surmonte les lacunes des méthodes de modification existantes.
Koufaki et al. a utilisé un balayage laser femtoseconde pour traiter une microstructure de surface effilée avec un rapport de rugosité de 2,0 à 5,9 sur une surface de silicium monocristallin. La microstructure a été copiée sur du polydiméthylsiloxane (PDMS) et de la polyémulsion par un procédé de transfert. - Surface du matériau acide polyglycolique (PLGA) et ORMOCER, comme illustré ci-dessous.
(Fig. (A) Microstructures préparées à la surface de monocristal Si, PDMS, PLGA et ORMOCER à l'aide de la technologie laser; (b) Fluorescence de cellules vivantes NIH / 3T3 (vert) et de cellules mortes (jaune-rouge) à la surface de Micrographie des structures PDMS et PLGA; (c) Micrographies de fluorescence des cellules vivantes (vertes) et des cellules mortes (jaune-rouge) de PC12 à la surface des structures PDMS et PLGA)
Dans le domaine de l'ingénierie tissulaire, l'étude des caractéristiques biologiques des cellules à la surface des matériaux biologiques est d'une grande importance. L'amélioration et l'amélioration des propriétés biologiques des matériaux biologiques est un autre axe du développement des matériaux biomédicaux contemporains. Avec la compréhension constante des effets non spécifiques des interfaces de surface des biomatériaux, de plus en plus de chercheurs ont réalisé que seul le contrôle précis des effets de bioactivité spécifiques à la surface des biomatériaux à l'échelle microscopique est fondamental. La clé pour résoudre la biocompatibilité des biomatériaux.
La technologie de micro-usinage laser peut produire une variété de structures de surface à la surface de matériaux biologiques, telles que des nanostructures pures, diverses échelles de nanomètre, des structures composites combinées au micron, et peut produire des formes de surface stratifiées uniques et complexes grâce à d'autres processus de micro-usinage laser. apparence. L'adhésion et la différenciation cellulaires peuvent être optimisées en faisant varier la rugosité micronique, l'espacement latéral et d'autres paramètres de taille de microstructure. Cependant, l'effet des changements de morphologie de surface sur les cellules est complexe, et son mécanisme d'action est encore à l'étude. À l'heure actuelle, la plupart des recherches pertinentes est encore au stade du laboratoire. L'effet du micro-usinage laser sur la modification de surface des matériaux biologiques nécessite également une grande quantité de tests in vitro et in vivo. Les expériences sont vérifiées mutuellement.