课题针对生物组织激光焊接问题,设计激光焊接生物组织试验系统,开展生物组织焊接特性试验,研究激光波长、激光功率、斑点尺寸、激光扫描方式对生物组织温度的影响规律,从而建立激光焊接工艺参数于生物组织融合效果之间的关系模型。
由于离体生物组织与活体差异较大,本试验所有式样组织均涂抹10%BSA作为助焊剂。牛血清白蛋白(BSA),是牛血清中的一种大型氨基酸组成的球状蛋白质,包含583个氨基酸残基。BSA在生化实验中应用广泛,如在western blot中作为Blocking agent。BSA结合游离脂肪酸,其他脂质或化合物,具有促进蛋白质的热变性作用。据报道BAS可以在40~50℃之间部分展开,揭露其非极性上的残留表面并促进可逆的蛋白质相互作用。
2。1 确定激光波长
皮肤组织对激光的影响主要表现为反射、吸收、散射和透射。根据Grothus Draper 定律,只有当激光被吸收时,才能发生相互效应。几乎所有的生物组织主要成分都是水和血红蛋白,因此激光波长选择可参照这两者的吸收波峰范围,选择800~1100nm波段的激光光源,以获得更有效的激光吸收率。激光主要被皮肤中的色素基团所吸收,它们是一些生物分子或者组织分子,能吸收一定波长的光。吸收过程除了与色基有关外,还受到波长和皮肤组织截骨偶均匀性的影响。因此角质层、表皮和真皮层的差异性将导致对波长的吸收系数不同。Tabakoğlu等[56]比较了809nm、980nm、1070nm波长的激光对大鼠背部皮肤的焊接效果,发现1070nm波长的激光可达到最优的连接强度和最小的疤痕面积,且明显优于针线缝合组。另外,鉴于近年来光纤激光器的成熟发展和巨大优越性,本试验将选择输出波段为1064±5nm的光纤激光器作为激光热源对离体猪皮肤进行焊接工艺试验研究。文献综述
2。2 生物组织激光焊接试验平台
生物组织激光焊接试验平台,如图2。1,主要包括激光发生器1,输出光纤2,激光扩束镜3,振镜头4,控制系统5,聚焦透镜6,工作台与夹具9,调Q开关10等组成。激光由激光发生器1输出,经光纤2传输到扩束镜3整形后输出空间光束,进入控制系统5控制的振镜头4,聚焦后最终照射在由夹具固定的生物样本组织表面,激光与生物组织发生相互作用,达到生物组织焊接吻合的目的。