激光冲击波机理及其在皮肤给药中的应用综述(9)
从总体上看，激光等离子体具有极大的温度与密度参数范围。从低密度、高密度的冕区到致密的烧蚀区和压缩区，温度与密度可在3个以上的量级上变化。激光等离子体分布的精细性质是由激光烧蚀、电子热传导、流体动力学以及原子物理与辐射传输等过程的复杂平衡所决定的[20]。
由于冲击波前沿附近的双极电场的作用，具有一定初速度的离子能被该双极场俘获并获得加速，最终能够被加速到两倍冲击波速度[21]。激光等离子体相互作用引起的离子加速现象是近年来在强场物理领域很受关注的课题。
3.5激光冲击技术
激光冲击处理技术（LSP）是用高功率密度（109W/cm2）、短脉冲（纳秒量级）激光辐照金属材料，使材料表面（或涂层）迅速气化并形成等离子体膨胀爆炸产生高压冲击波，使材料表层及内部组织结构、应力状态发生改变。改善材料的强度，提高其抗疲劳、抗磨损和应力腐蚀等性能，从而提高使用寿命、安全性及可靠性[22]。
在激光冲击处理之前，首先必须在金属待处理表面涂上一层不透光的材料（称为涂层，目前常用的有黑漆及其他黑色材料）。涂层处理的目的：一是提高对激光辐射的吸收能力；二是增大压力波峰值；三是防止金属表面熔化和气化。其次，在涂层表面还要覆盖一层透明材料（称为约束层）。约束层的主要作用是：当激光通过透明约束层后，涂层材料吸收激光能量迅速气化、电离爆炸而成为高压气体，由于受到约束层的限制，形成峰值压力达到数GPa 的强冲击波。这时一部分冲击波穿透金属表面向内传播，另一部分则冲击约束层。只有当冲击波的峰压超过金属材料的动态屈服强度时，才会使金属表面产生一定深度的变形，引起金属表面层发生冲击硬化，且产生均匀的残余应力，从而提高金属材料的硬度和抗疲劳寿命[23]。确保冲击波峰值压力大于材料的动态屈服强度, 是激光冲击强化处理的技术关键。
激光冲击处理能有效地提高金属材料的疲劳寿命, 其主要原因有以下两点:
（1）激光冲击提高了金属材料的位错密度。金属材料的疲劳过程实际上是晶体往复滑移的过程。位错密度的增加使滑移阻力增大, 因而提高了疲劳寿命。
（2）激光冲击在金属材料表面产生了残余压应力。残余压应力可以降低交变载荷中拉应力水平, 使平均应力水平下降, 从而提高了疲劳裂纹萌生寿命。同时由于残余压应力的存在, 可引起裂纹的闭合效应, 导致疲劳裂纹扩展的有效驱动力降低, 因而延长了疲劳裂纹扩展寿命[24]。表面残余压应力对疲劳寿命的影响起主导作用[25]。
另外，激光冲击还可以降低材料表面的摩擦系数，改变了材料本征摩擦特性。同时由于材料组织的细化，提高了材料的抗磨损能力[26]。利用冲击波的压力使板材发生塑性变形, 通过逐点冲击和有序击点分布获得大面积复杂形状，实现激光冲击成形[27]。
4. 经皮给药机理
药物针头注射已经成为疫苗和蛋白质的靶向输送的常见注射法。然而，使用注射针会引起痛苦的反应，其重复使用也会引起感染，特别是在欠发达的针国家。由于这些缺点，研究人员努力开发给药的替代方法。
透皮给药系统(Transdemal Delivery Systym，TDS)是指经皮肤给药而起全身治疗作用的控释制剂，使药物通过皮肤各层进人体循环并达到有效血药浓度，从而产生全身或局部治疗作用，实现疾病治疗或预防的一类制剂。它可避免肝脏首过效应，较长时间文持恒定速率给药及有效血药浓度。药物透皮吸收的主要屏障是角质层（由约40%的蛋白质、40%的水、15%～20%的类脂组成），其中类脂与蛋白质水凝胶组成网状结构。药物的透皮吸收过程就是药物在类脂相与水相间的分配、扩散、吸附和解吸附过程[28]。
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