L-Applikazzjoni tat-Teknoloġija tal-Laser Micromachining f'Mezzi ta 'Applikazzjoni Bijoloġika
Applikazzjoni Tnejn
Manifattura ta 'Komponenti Mediċi MEMS
It-teknoloġija tas-sistema mikro-elettromekkanika hija bbażata fuq it-teknoloġija tas-seklu 21 ibbażata fuq il-mikron u n-nanoteknoloġija. Mis-snin tmenin, ġie applikat għall-industrija medika, u t-teknoloġiji u l-prodotti relatati tagħha ġew koperti f'oqsma tal-bijomediċina bħal sejbien, dijanjosi u trattament. Fil-preżent, it-teknoloġija tal-ipproċessar MEMS hija prinċipalment teknoloġija għall-ipproċessar ta 'materjali bbażati fuq is-silikon bl-użu ta' inċiżjoni kimika jew proċessi ta 'ċirkwit integrat. Madankollu, minħabba l-karatteristiċi ta 'oġġetti tal-ipproċessar MEMS mediċi u applikazzjonijiet industrijali, hemm differenzi kbar u teknoloġiji ġodda u materjali ġodda jintużaw fit-trattament mediku. Bl-applikazzjoni kontinwa tal-qasam, metodi tradizzjonali ta ’pproċessar ibbażati fuq is-silikon ma ġewx applikati għall-ipproċessar ta’ MEMS mediċi. Meta mqabbla mat-teknoloġija tal-ipproċessar tradizzjonali bbażata fuq is-silikon, it-teknoloġija tal-mikromakkinar bil-lejżer tapplika mhux biss għal varjetà ta 'materjali, iżda tista' wkoll tipproċessa mikro-strutturi 3D bi preċiżjoni sub-mikronika. Għandu prospett tajjeb ta 'applikazzjoni fl-ipproċessar ta' MEMS mediċi.
L-użu ta 'matriċi ta' mikroelettrodi ta 'densità għolja biex iqajjem jew jirrekordja attività newrali huwa suġġett ta' riċerka kumpless ħafna u importanti fil-qasam tal-proteżi newrali. Green et al. iffabbrikat firxa portabbli ta 'densità għolja ta' mikroelettrodi bl-użu ta 'teknoloġija tal-mikrofabbrikazzjoni tal-lejżer femtosecond bl-użu ta' materjali konvenzjonali tal-fojl PDMS u platinum (Pt) Ir-riżultati juru li l-istruttura tal-wiċċ tal-firxa tal-mikroelettrodi prodotta mill-metodu tal-mikromakkinar bil-lejżer hija uniformi u ħruxija. Preferibbilment, il-ħxuna massima tal-post tal-elettrodu fil-firxa hija ta 'madwar 200 μm.
Il-materjali tan-nitrur tal-aluminju (AlN) għandhom reattività baxxa f'ambjenti bijoloġiċi u huma adattati ħafna biex jagħmlu apparat bijokompatibbli. Bl-użu taż-żaffir bħala l-materjal bażi, struttura ta ’firxa ta’ gwida tal-mewġ hija ffabbrikata fuq il-wiċċ tal-film AlN u tista ’tiġi kkombinata ma’ sistema mikrofluwidika għall-kunsinna tad-droga. Safadi et al. uża micromachining bil-lejżer excimer biex jiffabbrika struttura ta 'gwida tal-mewġ fuq film AlN ibbażat fuq iż-żaffir. Din l-istruttura flimkien ma 'mikrofluwidiċi jista' jkollha rwol importanti fit-twassil tal-mediċina fit-tessuti nervużi.
Għodod kirurġiċi minimament invażivi għandhom rwol importanti fid-dijanjosi u t-trattament bijomediċi, u l-kateteri huma involuti f'ħafna għodod kirurġiċi minimament invażivi. Meta mqabbel ma 'kateteri passivi konvenzjonali, kontroll attiv ta' kateteri bil-ponta jippermetti preċiżjoni u effiċjenza akbar. Lee et al. ipprepara kateter immexxi mill-muskoli artifiċjali bbażat fuq il-polypyrrole (PPy) permezz tat-teknoloġija tal-laser micromachining u wera l-kontroll tal-kateter ippreparat ta 'erba' elettrodi permezz ta 'moviment ta' liwi bidimensjonali, kif muri fil-figura. Il-kombinazzjoni ta 'kateter attiv prodott minn mikromakkinar u tomografija ta' koerenza ottika tippermetti l-viżwalizzazzjoni tas-superfiċje tat-tessut bijoloġiku, u tikkonferma l-kapaċitajiet ta 'immaġni superjuri li tuża dan id-disinn strutturali.
Figura Kateter attiv ibbażat fuq il-PPy ippreparat bil-mikromakkinar bil-lejżer. (a) Struttura tad-disinn tal-kateter b'erba 'elettrodi; (b) Immaġni SEM ta 'kateter b'erba' elettrodi mħejjija bil-laser micromachining; (c) Moviment tal-liwi PPy f'tarf wieħed tal-kateter
Is-wejfers tas-silikon huma bijomaterjali użati komunement biex iħejju bijomaterjali. Wongwiwat et al. studja l-effetti ta 'strutturi ta' firxa ta 'mikro-kanali u strutturi kwadri pproċessati fuq il-wiċċ ta' wejfers tas-silikon bl-użu tat-teknoloġija tal-laser micromachining fuq il-karatteristiċi bijoloġiċi tal-wejfers tas-silikon, li jindika li l-mikro-struttura tal-wiċċ tal-wejfer tas-silikon tista 'tkun Żid l-assorbiment tal-proteina. Għalkemm dan jikkawża apparat mediku kardjovaskulari jew relatat mad-demm biex jipproduċi trombi waqt l-applikazzjoni, assorbiment imtejjeb tal-proteini jista 'wkoll jippromwovi l-espansjoni taċ-ċellula. Dan japplika għal apparat MEMS impjantat bijomediku bħal mikroċipep, sensuri tal-pressjoni, u sistemi ta 'kunsinna ta' mediċini. L-applikazzjoni hija ta 'għajnuna kbira.
Il-problema tal-preparazzjoni ta 'strutturi ta' fibra mikro / nano f'forma ta '3D dejjem kienet problema li ma tistax tiġi applikata b'mod effettiv fil-qasam tal-inġinerija tat-tessuti. Kim et al. użat teknoloġija tal-ipproċessar tal-lejżer femtosecond biex tipproċessa strutturi tal-pori 3D fuq strutturi tal-fibra mikro / nano 3D prodotti bl-elettrospinning.
Element ta 'riġenerazzjoni tan-nervituri periferali huwa struttura ta' polimeru b'ħafna saffi magħmul minn bijomaterjali bħal poly-D-lactic acid (PDLA) u polyvinyl alcohol (PVA). Il-film PDLA huwa degradabbli f'4-6 xhur, u l-film PVA jinħall f'madwar ġimagħtejn f'temperatura ta '37 ° C. Ir-riżultati tal-esperimenti tal-2002 ta 'Kancharla et al&# 39 urew li t-teknoloġija tal-laser micromachining hija fattibbli għall-preparazzjoni ta' apparat mikro-mediku bijodegradabbli.
Il-minjaturizzazzjoni ta 'komponenti bijomediċi, speċjalment it-tranżizzjoni minn apparat bijomikroduttiv għal bijomaterjali, hija sfida għar-riċerkaturi. Fil-qasam tat-titjib ta 'apparat mediku, prevenzjoni, dijanjosi u trattament ta' mard, MEMS għandhom applikazzjonijiet potenzjali. Il-minjaturizzazzjoni hija fattur importanti tal-MEMS. Bl-iżvilupp kontinwu tat-teknoloġija MEMS fil-qasam bijomediku, kif jiġu pproċessati b'mod preċiż u rapidu komponenti dejjem aktar kumplessi u preċiżi sar kwistjoni importanti għall-iżvilupp MEMS fil-qasam bijomediku.
It-teknoloġija tal-mikromakkinar bil-lejżer tagħmilha impossibbli għall-metodi konvenzjonali tal-mikromakkinar li jirrealizzaw prodotti mikroelettromekkaniċi mediċi bħal kateteri mediċi, mikroċipep, u sistemi ta 'kunsinna tad-droga. Għalkemm l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-laser micromachining fil-MEMS bijomedika għadha kemm bdiet, iżda l-micromachining tal-laser dirett u l-isterjolitografija tal-lejżer ibbażati fuq il-mekkaniżmu tal-laser ablation irċevew aktar u aktar attenzjoni u riċerka, it-teknoloġija tal-micromachining tal-lejżer hija marbuta li Tippromwovi l-applikazzjoni wiesgħa ta 'MEMS fi bijomedika u jippromwovu l-iżvilupp ta 'inġinerija medika moderna.