Primjena laserske tehnologije mikroobradbe u biološkim uređajima za primjenu
Primjena dva
Proizvodnja medicinskih komponenata MEMS
Tehnologija mikroelektromehaničkog sustava temelji se na tehnologiji 21. stoljeća koja se temelji na mikronu i nanotehnologiji. Od 1980-ih primjenjuje se u medicinskoj industriji, a povezane tehnologije i proizvodi pokriveni su biomedicinskim poljima poput otkrivanja, dijagnoze i liječenja. Trenutno je tehnologija obrade MEMS uglavnom tehnologija za obradu materijala na bazi silicija korištenjem kemijskog nagrizanja ili procesa integriranih krugova. Međutim, zbog karakteristika medicinskih predmeta obrade MEMS i industrijske primjene, postoje velike razlike, a nove se tehnologije i novi materijali koriste u medicinskom liječenju. Uz kontinuiranu primjenu polja, tradicionalne metode obrade na bazi silicija nisu primijenjene na obradu medicinskih MEMS-a. U usporedbi s tradicionalnom tehnologijom obrade na bazi silicija, laserska tehnologija mikroobradbe ne odnosi se samo na razne materijale, već također može obrađivati 3D mikrostrukture s submikronskom preciznošću. Ima dobru mogućnost primjene u obradi medicinskih MEMS-a.
Korištenje nizova mikroelektroda visoke gustoće za pobuđivanje ili bilježenje živčane aktivnosti vrlo je složena i važna tema istraživanja u području neuronskih proteza. Green i sur. izradio prijenosni niz mikroelektroda visoke gustoće koristeći femtosekundnu lasersku tehnologiju mikrofabrikacije koristeći konvencionalne PDMS i platinske (Pt) materijale od folije. Rezultati pokazuju da je površinska struktura niza mikroelektroda proizvedena laserskom metodom mikroobradbe jednolična i hrapava. Poželjno je da je maksimalna debljina mrlje elektrode u nizu oko 200 μm.
Materijali od aluminijevog nitrida (AlN) imaju nisku reaktivnost u biološkom okruženju i vrlo su pogodni za izradu biokompatibilnih uređaja. Koristeći safir kao osnovni materijal, na površini AlN filma izrađena je struktura valovitog niza koja se može kombinirati s mikrofluidnim sustavom za isporuku lijekova. Safadi i sur. koristio je mikroobradnu metodu excimer lasera za izradu valovodne strukture na AlN filmu na bazi safira. Ova struktura u kombinaciji s mikrofluidicima može igrati važnu ulogu u dostavljanju lijekova u živčana tkiva.
Minimalno invazivni kirurški alati igraju važnu ulogu u biomedicinskoj dijagnozi i liječenju, a kateteri su uključeni u mnoge minimalno invazivne kirurške alate. U usporedbi s konvencionalnim pasivnim kateterima, aktivna kontrola katetera s vrhom omogućuje veću preciznost i učinkovitost. Lee i sur. pripremio je kateter s umjetnim mišićnim pogonom na bazi polipirola (PPy) laserskom tehnologijom mikroobradbe i demonstrirao upravljivost pripremljenog katetera s četiri elektrode dvodimenzionalnim savijanjem, kao što je prikazano na slici. Kombinacija aktivnog katetera proizvedenog mikromašinom i optičke koherentne tomografije omogućuje vizualizaciju podzemne površine biološkog tkiva, potvrđujući vrhunske mogućnosti snimanja korištenjem ovog strukturnog dizajna.
Slika Aktivni kateter na bazi PPy pripremljen laserskim mikroobradama. (a) konstrukcijska konstrukcija katetera s četiri elektrode; (b) SEM slika katetera s četiri elektrode pripremljena laserskim mikroobradama; (c) Pokret savijanja PPy na jednom kraju katetera
Silicijske pločice su obično korišteni biomaterijali za pripremu biomaterijala. Wongwiwat i sur. proučavao je učinke struktura mikrokanalnih nizova i kvadratnih struktura obrađenih na površini silicijskih pločica uporabom laserske tehnologije mikroobradbe na biološke značajke silicijskih pločica, ukazujući na to da mikrostruktura površine silicijske pločice može biti Povećana apsorpcija proteina. Iako će ovo uzrokovati da kardiovaskularni ili s krvlju povezani medicinski proizvodi stvaraju trombe tijekom primjene, pojačana apsorpcija proteina također može pospješiti širenje stanica. To se odnosi na biomedicinske implantirane MEMS uređaje kao što su mikročipovi, senzori tlaka i sustavi za isporuku lijekova. Aplikacija je vrlo korisna.
Problem priprave struktura mikro / nano vlakana u obliku 3D uvijek je bio problem koji se ne može učinkovito primijeniti na polju tkivnog inženjerstva. Kim i sur. koristila je tehnologiju laserske obrade femtosekunde za obradu 3D struktura pora na 3D strukturama od mikro / nano vlakana proizvedenih elektrospinovanjem.
Element za obnavljanje perifernih živaca je višeslojna polimerna struktura izrađena od biomaterijala kao što su poli-D-mliječna kiselina (PDLA) i polivinil alkohol (PVA). PDLA film se može razgraditi za 4-6 mjeseci, a PVA film se otopi za otprilike dva tjedna na 37 ° C. Rezultati pokusa Kancharle i suradnika iz GG-a iz 2002. pokazali su da je laserska tehnologija mikroobradbe izvediva za pripremu biorazgradivih mikro-medicinskih uređaja.
Minijaturizacija biomedicinskih komponenata, posebno prijelaz s biomikrosustava na biomaterijal, izazov je za istraživače. Na području poboljšanja medicinskih proizvoda, prevencije, dijagnoze i liječenja bolesti, MEMS ima potencijalnu primjenu. Minijaturizacija je važna značajka MEMS-a. Stalnim razvojem MEMS tehnologije u biomedicinskom polju, način precizne i brze obrade sve složenijih i preciznijih komponenata postalo je važno pitanje za razvoj MEMS-a u biomedicinskom polju.
Tehnologija laserskog mikroobradnog postupka onemogućava uobičajene metode mikroobradne obrade medicinskih mikroelektromehaničkih proizvoda poput medicinskih katetera, mikročipova i sustava za isporuku lijekova. Iako je primjena tehnologije laserskog mikroobradnog rada u biomedicinskim MEMS-ima tek započela, no izravnom laserskom mikroobradbi i laserskoj stereolitografiji temeljenom na mehanizmu laserske ablacije pridaju se sve više pozornosti i istraživanja, tehnologija laserskog mikroobradnja dužna je promovirati široku primjenu MEMS-a u biomedicinske i promiču razvoj suvremenog medicinskog inženjerstva.