Laser-mikrohhinaanitehnoloogia kasutamine bioloogilistes rakendusseadmetes
Taotlus Kaks
Meditsiiniliste MEMSkomponentide tootmine
Mikro-elektromehaaniline süsteemitehnoloogia põhineb 21. Alates 1980. Praegu on MEMSi töötlemistehnoloogia peamiselt tehnoloogia ränipõhiste materjalide töötlemiseks keemiliste söövitus- või integraallülitusprotsesside abil. Meditsiiniliste MEMSide töötlemise objektide ja tööstuslike rakenduste omaduste tõttu on aga suuri erinevusi ning ravis kasutatakse uusi tehnoloogiaid ja uusi materjale. Valdkonnas ei ole meditsiinilise MEMSi töötlemisel kasutatud traditsioonilisi ränipõhiseid töötlemismeetodeid. Võrreldes traditsioonilise ränipõhise töötlemistehnoloogiaga ei kehti lasermikrotöötlustehnoloogia mitte ainult mitmesuguste materjalide suhtes, vaid võib töödelda ka 3D mikrostruktuure submikroni täpsusega. See on hea taotluse väljavaade töötlemise meditsiiniline MEMS.
Suure tihedusega mikroelektroodimassiivide kasutamine närvitegevuse äratamiseks või salvestamiseks on väga keeruline ja oluline uurimisteema närviproteeside valdkonnas. Green et al. valmistatud kaasaskantav suure tihedusega mikroelektroodi array kasutades femtosecond laser mikrovalmistamise tehnoloogia kasutades tavapäraste PDMS ja plaatina (Pt) fooliummaterjale. Tulemused näitavad, et lasermikrohhinaaanimeetodil toodetud mikroelektroodimassiivi pinnastruktuur on ühtlane ja karedus. Eelistatavalt on massiivi elektrooditäpi maksimaalne paksus umbes 200 μm.
Alumiiniumnitriid (AlN) materjalid on madala reaktsioonivõimega bioloogilistes keskkondades ja sobivad väga sobivad bioühilduvate seadmete valmistamiseks. Kasutades safiir nagu põhimaterjali, waveguide array struktuur on valmistatud pinnal AlN film ja saab kombineerida mikrofluidic süsteemi narkootikumide tarne. Safadi et al. kasutada excimer laser mikromehaaniline valmistada waveguide struktuuri safiir põhinev AlN film. See struktuur koos mikrofluidics võib mängida olulist rolli narkootikumide tarne närvisüsteemi kudedes.
Minimaalselt invasiivsed kirurgilised tööriistad mängivad olulist rolli biomeditsiinilise diagnoosi ja ravi, ja kateetrid on kaasatud palju minimaalselt invasiivne kirurgilised vahendid. Võrreldes tavapäraste passiivkateetrid, aktiivne kontroll kallutatud kateetrid võimaldab suuremat täpsust ja tõhusust. Lee et al. valmistas polüpürroolil (PPy) põhineva kunstliku lihastega juhitava kateetri lasermikrohhineerimise tehnoloogia abil ja näitas valmis nelja-elektroodikateetri juhitavust kahemõõtmelise painutusliigutusega, nagu joonisel näidatud. Kombinatsioon aktiivse kateetri toodetud mikromehaaniline ja optiline sidusus tomograafia võimaldab visualiseerimine subsurface bioloogilise koe, kinnitades hea pildistamine võimeid kasutades seda struktuurilist disaini.
Joonis PPy-põhine aktiivne kateeter, mis on valmistatud lasermikrohhineerimiseteel. a) nelja elektroodikateetri konstruktsioonistruktuur; b) lasermikrotöötluse teel valmistatud neljaelektroodikateeter SEM kujutis; c) PPy painutamine algatusel ühes otsas kateetri
Räniplaadid on tavaliselt biomaterjalide valmistamiseks kasutatavad biomaterjalid. Wongwiwat et al. uuris räniplaatide pinnal töödeldud mikrokanali massiivistruktuuride ja ruudukujuliste struktuuride mõju, kasutades lasermikromehaanilistehnoloogiat räniplaatide bioloogilistele omadustele, mis näitab, et räniplaadi pinna mikrostruktuur võib olla valgu imendumise suurendamine. Kuigi see põhjustab südame-veresoonkonna või verega seotud meditsiiniseadmete toota trombe kasutamise ajal, tõhustatud valgu imendumist võib soodustada ka rakkude laienemist. See kehtib biomeditsiiniliste implanteeritud MEMSi seadmete kohta, nagu mikrokiibid, rõhuandurid ja narkootikumide kohaletoimetamise süsteemid. Taotlus on väga kasulik.
3D-kujuliste mikro-/nanokiudude struktuuride valmistamise probleem on alati olnud probleem, mida ei saa koetehnoloogia valdkonnas tõhusalt rakendada. Kim et al. kasutas femtosecond lasertöötlemise tehnoloogiat 3D pooride struktuuride töötlemiseks 3D-mikro-/nanokiustruktuurides, mis on toodetud elektrotsentreerimisel.
Perifeerne närviregenereerimise element on mitmekihiline polümeerstruktuur, mis on valmistatud biomaterjalidest, nagu polü-D-piimhape (PDLA) ja polüvinüülalkohol (PVA). PDLA film laguneb 4-6 kuu jooksul ja PVA film lahustatakse umbes kahe nädala jooksul temperatuuril 37 °C. Kancharla et al's 2002 katsete tulemused näitasid, et laser-mikrohhineerimine tehnoloogia on teostatav valmistada biolagunevad mikro-meditsiiniseadmed.
Biomeditsiiniliste komponentide, eriti biomikroobide biomaterjalidele ülemineku minimeerimine on teadlaste jaoks väljakutse. Meditsiiniseadmete parandamise, haiguste ennetamise, diagnoosimise ja ravi valdkonnas on MEMSil võimalikud rakendused. Miniaturization on oluline omadus MEMS. MemSi tehnoloogia pideva arendamisega biomeditsiini valdkonnas on muutunud biomeditsiini valdkonnas memsmi arendamise oluliseks küsimuseks, kuidas täpselt ja kiiresti töödelda üha keerukamaid ja täpseid komponente.
Laser mikromehaaniline tehnoloogia muudab võimatuks tavapäraste mikromehaaniline meetodeid realiseerida meditsiinilisi mikroelektromehaanilisi tooteid nagu meditsiinilise kateetrid, mikrokiibid, ja narkootikumide kohaletoimetamise süsteemid. Kuigi lasermikromehaanilistehnoloogia rakendamine biomeditsiinimemsis on just alanud, kuid laserablatsiooni mehhanismil põhinev otsene lasermikromehaaniline ja laserstereolitograafia on saanud üha rohkem tähelepanu ja uuringuid, on laser-mikrohhanaatortehnoloogia seotud memside laialdase rakendamise edendamisega biomeditsiinis ja kaasaegse meditsiinitehnika arendamise edendamiseks.