Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of surface topography elaborated by prism optics based laser interference modification on cell differentiation

Czyż K., Marczak J., Major R., Mzyk A., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M., Wachulak P.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 4

156--162

EN

The direct laser interference lithography, based on bi-prism, tetragonal pyramid and an axicon was used as a tool for periodical structuring of different bioscaffolds. The simple, source laser system with stable Nd:YAG laser resonator, amplifying system (energy up to 1 J) and prism-based interferometer optics gave possibility to create periodical, linear, dotted and even circular surface structures, with high degree of periods, width and depth control. The general idea consists of the imitation of the structure and function of tissues and adoption of these solutions for the material science. It is well known that the influence of the artificial material on the cellular processes related to the differentiation, proliferation and growth are dependent on the chemical composition and surface topography as well as mechanical properties of applied materials. The most recent studies focus on the cell interaction with flat scaffolds. However, cells are found covering a highly rough surface in the blood vessels. The work was related to reconstruction of the structure and function and topography of luminal side of the blood vessels. The most important aspect was to recreate cellular niches which plays specific function on the activation and differentiation of stem cells. The mechanical stresses generated at any certain site depend on the surface micropatterns of the material as well as the other signals that cell receives from chemical stimuli. This work is one of the first attempts to determine correlation of surface micro-topography with biochemical stimulation by adsorbed on the materials surface molecules and both factors potential influence on cellular response. The study was aimed at showing the mechanism of human endothelial progenitor cells adhesion, morphology and function control in response to surface patterning. It was found that micro-channels enhanced intercellular connections forming tight junctions and the appropriate progenitor cell differentiation.

PL

W bioinżynierii występuje wpływ składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych materiału podłoża na procesy komórkowe związane z różnicowaniem, proliferacją i wzrostem są zależne od składu chemicznego, topografii powierzchni oraz właściwości mechanicznych zastosowanych materiałów. Celem przedstawionych w artykule eksperymentów było zastosowanie bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej do kształtowania periodycznych struktur na powierzchni biozgodnych warstw amorficznego węgla (DLC — diamond like carbon). W pracach wykorzystano wcześniejsze wyniki eksperymentów zespołu autorów dotyczące topograficznej odpowiedzi proliferacji i wzrostu komórek mięśni gładkich i komórek śródbłonka na periodyczne wzory i formy kształtowania powierzchni DLC. Choć najnowsze publikowane badania koncentrują się raczej na oddziaływaniu komórek z płaskimi rusztowaniami/podłożami przygotowanymi do ich wzrostu, w mikroskali na powierzchni naturalnych naczyń krwionośnych występują duże nierówności. Uwzględniono to w przedstawionych wynikach badań podstawowych związanych z rekonstrukcją struktury, funkcjonowania i topografii wewnętrznej strony naczynia krwionośnego. Najważniejszym aspektem było odtworzenie nisz komórkowych odgrywających istotną rolę w aktywacji i różnicowaniu komórek macierzystych. Naprężenia mechaniczne powstające w tak określonych obszarach zależą od mikrowzoru powierzchni oraz od innych sygnałów, które komórki otrzymują w wyniku stymulacji chemicznej. Praca stanowi jedną z pierwszych prób określenia związków pomiędzy mikrotopografią powierzchni a biochemiczną stymulacją przez zaabsorbowane na powierzchni molekuły oraz potencjalnym wpływem obu tych czynników na odpowiedź komórkową. Opisane badania były ukierunkowane na wstępne ukazanie mechanizmu adhezji, morfologii i kontroli funkcjonowania ludzkich komórek progenitorowych śródbłonka w odpowiedzi na periodyczne ukształtowanie powierzchni podłoża.

2

Wytwarzanie struktur periodycznych metodą bezpośredniej litografii interferencyjnej w warstwach typu DLC

Czyż K., Marczak J.

Spektrum

|

2014

|

nr 9-10

V--X

PL

W artykule przedstawiono metodę bezpośredniej litografii interferencyjnej, która, obok bezpośredniej obróbki laserowej, najczęściej używana jest do wytwarzania struktur periodycznych, prowadzących do jednoczesnych zmian topografii i mikrostruktury powierzchni. W metodzie tej wykorzystuje się lasery dużej mocy. Modyfikacje powierzchni prowadzą do pożądanych zmian właściwości materiału, z których do najważniejszych można zaliczyć zmiany właściwości mechanicznych (tarcia), optycznych (odbicia) i hydrofobowych (zwilżanie powierzchni). Przedstawiono ogólną charakterystykę podłoży stosowanych do formowania wzorów interferencyjnych. Podano matematyczny opis wytwarzania struktur interferencyjnych za pomocą dwóch, trzech i czterech wiązek laserowych.

EN

Presented is the direct laser interference lithography method which, apart from the direct laser processing, is the most frequently used one for production of periodic structures leading to the simultaneous changes of surface topography and microstructure. For this method high-power lasers are used. Surface modifications lead to desired changes in properties of a material where the most important ones are the changes of mechanical (friction), optical (reflection) and hydrophobic (surface wetting) properties. Presented is the general characteristics of substrates applied for forming of interference patterns. Given is the mathematical description of interference structure production with the use of two, three and four laser beams.

3

Wybrane metody laserowego periodycznego strukturowania powierzchni

Marczak J., Czyż K., Kusiński J., Onyszczuk T., Rycyk A., Sarzyński A., Strzelec M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

523--526

PL

W artykule przedstawiono eksperymentalnie wytworzone struktury periodyczne w skali mikro, na powierzchni folii amorficznej Fe88Si11B1 o grubości 80 µm. Uzyskiwana w ten sposób struktura nanokrystaliczna w osnowie amorficznej wykazuje doskonałe właściwości magnetyczne, to znaczy małą wartość pola koercji i dużą początkową podatność magnetyczną. Strukturowanie powierzchni stopu uzyskano w wyniku: (1) – bezpośredniej laserowej litografii interferencyjnej, tworząc liniowe wzory o okresie na poziomie kilku mikrometrów; (2) laserowo indukowanych periodycznych struktur powierzchniowych, zwanych potocznie ripples, o okresie bliskim 1 µm. W obu metodach wykorzystano laser Nd:YAG z Q-modulacją i impulsem laserowym o czasie trwania 8 ns oraz fluencji przewyższającej nieznacznie próg ablacji materiału tarczy i mniejszej lub bliskiej progu topnienia materiału tarczy.

EN

The paper presents periodical structures in micro scale, experimentally created on amorphous Fe88Si11B1 foli with thickness of 80 µm. Developed in such a way nanocrystalline structure in amorphous matrix exhibits perfect magnetic properties, namely low value of coercive field and high initial magnetic susceptibility. Surface structuring has been performed as a result of: (1) direct laser interference lithography, creating linear patterns with micrometer level periods, (2) laser induced periodical surface structures, called “ripples” with periods near 1 micrometer. Both methods utilized Q-switched Nd:YAG laser with pulse duration of 8 ns and fluence slightly higher than target ablation threshold and fluence below or near to amorphous target melting threshold.