Wpływ promieniowania laserowego na cienkie błony kolagenowe. Cz. I. Mechanizm tworzenia struktury "mikropianki" i ablacja powierzchni kolagenu

M. Wiśniewski; A. Sionkowska; H. Kaczmarek; S. Lazare; V. Tokarev

Data publikacji : 2022-08-26

Tom 52 Nr 4 (2007)

Wpływ promieniowania laserowego na cienkie błony kolagenowe. Cz. I. Mechanizm tworzenia struktury "mikropianki" i ablacja powierzchni kolagenu

M. Wiśniewski A. Sionkowska H. Kaczmarek S. Lazare V. Tokarev

Abstrakt

Cienkie błony kolagenowe poddawano działaniu lasera ekscymerowego KrF (γ=248nm). Za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz mikroskopii sił atomowych (AFM) oceniono wpływ napromieniania na powierzchnię błony. Ubytki masy materiału w wyniku procesu ablacyjnego wyznaczono wykorzystując mikrowagę kwarcową (metodą QCM). Napromienianie laserowe suszonych błon kolagenowych (15% pozostałości wody) wywołuje "spienienie" powierzchni już po zastosowaniu tylko jednego impulsu. Omówiono mechanizm tworzenia struktury "mikropianki" polegający na nukleacji pęcherzyków oraz ich wzroście, co jest możliwe w następstwie spadku ciśnienia aż do powstania naprężenia rozciągającego przekraczającego wytrzymałość błony kolagenowej. Zjawisko to jest powodowane przez dwubiegunową falę ciśnieniową tworzącą się w powierzchniowej sekwencji "przyspieszanie-opóźnianie" w kierunku działania wiązki promieniowania laserowego.

Słowa kluczowe

błony kolagenowe ; promieniowanie laserowe ; ablacja fotomechaniczna ; struktura mikropianki collagen films ; laser irradiation ; photomechanical ablation ; structure of "micro-foam"

Szczegóły

Bibliografia

Wskaźniki

Autorzy

Pobierz pliki

PDF

Zasady cytowania

Wiśniewski, M., Sionkowska, A., Kaczmarek, H., Lazare, S., & Tokarev, V. (2022). Wpływ promieniowania laserowego na cienkie błony kolagenowe. Cz. I. Mechanizm tworzenia struktury "mikropianki" i ablacja powierzchni kolagenu. Polimery, 52(4), 259–267. Pobrano z https://polimery.ichp.vot.pl/index.php/p/article/view/1415

Bibliografia

Ziętek B.: "Optoelektronika", Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2004.

[2] Kawamura Y., Toyoda K., Namba S.: Appl. Phys. Lett. 1982, 40, 374.

[3] Srinivasan R., Mayne-Banton S.: Appl. Phys. Lett. 1982, 41, 576.

[4] Andrew J. E., Dyer P. E., Forster D., Key P. H.: Appl. Phys. Lett. 1983, 43, 717.

[5] Deutsch T. F., Geis M. W.: J. Appl. Phys. 1983, 54, 7201.

[6] Jellinek H. H. G., Srinivasan R.: J. Phys. Chem. 1984, 88, 3048.

[7] Srinivasan R., Braren D.: Chem. Rev. 1989, 89, 1303.

[8] Bäuerle D.: "Laser Processing and Chemistry", wyd. 3., Springer-Verlag, Berlin 2000.

[9] Vogel A., Venugopalan V.: Chem. Rev. 2003, 103, 577.

[10] Bityurin N., Luk'yanchuk B. S., Hong M. H., Chong T. C.: Chem. Rev. 2003, 103, 519.

[11] Paltauf G., Dyer P. E.: Chem. Rev. 2003, 103, 487.

[12] Lippert T., Dickinson J. T.: Chem. Rev. 2003, 103, 453.

[13] Georgiou S., Koubenakis A.: Chem. Rev. 2003, 103, 349.

[14] Trokel S. L., Srinivasan S., Braren B.: Amer. J. Ophthalmol. 1983, 96, 710.

[15] Puliafito C. A., Steinert R. F., Deutsch T. F., Hillenkamp F., Dehm E. J., Adler C. M.: Ophthalmol. 1985, 92, 741.

[16] Puliafito C. A., Wong K., Steinert R. F.: Lasers Surg. Med. 1985, 7, 155.

[17] Krueger R. R., Sliney D. H., Trokel S. L.: J. Refractive Corneal Surg. 1992, 8, 274.

[18] Hopp B., Bor Z., Homolya Z., Mihalik E.: Appl. Surf. Sci. 1997, 109/110, 232.

[19] Hopp B., Bor Z., Homolya Z., Mihalik E.: Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1998, 3423, 389.

[20] Heitz J., Arenholz E., Bäuerle D., Schilcher K.: Appl. Surf. Sci. 1994, 81, 108.

[21] Heitz J., Arenholz E., Bäuerle D., Hibst H., Hagemeyer A., Cox G.: Appl. Phys. A 1993, 56, 329.

[22] Bolle M., Lazare S., Le Blanc M., Wilmes A.: Appl. Phys. Lett. 1992, 60, 674.

[23] Bolle M., Lazare S.: J. Appl. Phys. 1993, 73, 3516.

[24] Żenkiewicz M.: Polimery 2005, 50, 4.

[25] Chrisey D. B., Pique A., McGill R. A., Horwitz J. S., Ringeisen B. R.: Chem. Rev. 2003, 103, 553.

[26] Slomkowski S.: Polimery 2006, 51, 87.

[27] Praca zbiorowa: "Proceedings of the Fifth International Conference on Laser Ablation -- COLA '99, Appl. Phys. A69 Suppl." (red. Horwitz J. S., Krebs H. U., Murakami K., Stuke M.), Springer, Berlin 1999.

[28] Lee Ch. H., Singla A., Lee Y.: Int. J. Pharma 2001, 221, 1.

[29] Lasek W.: "Kolagen - chemia i wykorzystanie", WNT, Warszawa 1978.

[30] Sionkowska A., Kamińska A., Miles Ch. A., Bailey A. J.: Polimery 2001, 6, 379.

[31] Bailey A. J., Paul R. G.: J. Soc. Leather Technol. Chem. 1998, 82, 104.

[32] Bella J., Berman H. M.: J. Mol. Biol. 1996, 264, 734.

[33] Bella J., Brodsky B., Berman H. M.: Structure 1995, 3, 893.

[34] Kramer R. Z., Berman H. M.: J. Biomol. Struct. Dynam. 1998, 16, 367.

[35] Chen G., Ushida T., Tateishi T.: Mat. Sci. Eng. 2001, C17, 63.

[36] Lazare S., Tokarev V., Sionkowska A., Wisniewski M.: Appl. Phys. A 2005, 81, 465.

[37] Lazare S., Tokarev V., Sionkowska A., Wisniewski M.: J. Phys.: Conference Series 2006, w druku.

[38] Lazare S., Soulignac J. C., Fragnaud P.: Appl. Phys. Lett. 1987, 50, 642.

[39] Lazare S., Granier V.: Am. Chem. Soc. Ser. "Polymers in Microlithography -- Materials and Processes" 1989, 412, 411.

[40] Błędzki A. K., Faruk O., Kirschling H., Kühn J., Jaszkiewicz A.: Polimery 2006, 51, 697.

[41] Cain S. R., Burns F. C., Otis C. E., Braren B.: J. Appl. Phys. 1992, 72, 5172.

[42] Oraevsky A. A., Jacques S. L., Tittel F.: J. Appl. Phys. 1995, 78, 1281.

[43] Tseretely G. I., Belopolskaya T. V., Mel'nik T. N.: Biophys. 1997, 42, 584.

[44] Dyer P. E., Srinivasan R.: Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 445.

[45] Kudyashov S. I., Allen S. D.: J. Appl. Phys. 2004, 95, 5820.

[46] Paltauf G., Schmidt-Kloiber H.: Appl. Phys. A 1996, 62, 303.

[47] Sun J. M., Gerstman B. S.: Phys. Rev. E 1999, 59, 5772.

[48] Dingus R. S., Scammon R. J.: SPIE Proc. 1991, 1427, 45.

[49] Abraham F.: "Homogeneous nucleation", Academic, New York 1974.

[50] Skripov V. P.: "Metastable liquid", Wiley, New York 1974.

[51] Dale C. F., Hruby J., Marsik F.: "The classical theory of homogeneous bubble nucleation revisited", 5th International Symposium on Cavitation, Osaka, Japan, November 1--4, 2003.

[52] Kennedy C. J., Vest M., Cooper M., Wess T. J.: Appl. Surf. Sci. 2004, 227, 151.

[53] Albagli D., Dark M., Perelman L. T., Vonrosenberg L. T., Itzkan I., Feld M. S.: Opt. Lett. 1994, 19, 1684.

[54] Dyer P. E.: Appl. Phys. A 2003, 77, 167.

Remove [1] Ziętek B.: "Optoelektronika", Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2004.

[2] Kawamura Y., Toyoda K., Namba S.: Appl. Phys. Lett. 1982, 40, 374.

[3] Srinivasan R., Mayne-Banton S.: Appl. Phys. Lett. 1982, 41, 576.

[4] Andrew J. E., Dyer P. E., Forster D., Key P. H.: Appl. Phys. Lett. 1983, 43, 717.

[5] Deutsch T. F., Geis M. W.: J. Appl. Phys. 1983, 54, 7201.

[6] Jellinek H. H. G., Srinivasan R.: J. Phys. Chem. 1984, 88, 3048.

[7] Srinivasan R., Braren D.: Chem. Rev. 1989, 89, 1303.

[8] Bäuerle D.: "Laser Processing and Chemistry", wyd. 3., Springer-Verlag, Berlin 2000.

[9] Vogel A., Venugopalan V.: Chem. Rev. 2003, 103, 577.

[10] Bityurin N., Luk'yanchuk B. S., Hong M. H., Chong T. C.: Chem. Rev. 2003, 103, 519.

[11] Paltauf G., Dyer P. E.: Chem. Rev. 2003, 103, 487.

[12] Lippert T., Dickinson J. T.: Chem. Rev. 2003, 103, 453.

[13] Georgiou S., Koubenakis A.: Chem. Rev. 2003, 103, 349.

[14] Trokel S. L., Srinivasan S., Braren B.: Amer. J. Ophthalmol. 1983, 96, 710.

[15] Puliafito C. A., Steinert R. F., Deutsch T. F., Hillenkamp F., Dehm E. J., Adler C. M.: Ophthalmol. 1985, 92, 741.

[16] Puliafito C. A., Wong K., Steinert R. F.: Lasers Surg. Med. 1985, 7, 155.

[17] Krueger R. R., Sliney D. H., Trokel S. L.: J. Refractive Corneal Surg. 1992, 8, 274.

[18] Hopp B., Bor Z., Homolya Z., Mihalik E.: Appl. Surf. Sci. 1997, 109/110, 232.

[19] Hopp B., Bor Z., Homolya Z., Mihalik E.: Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1998, 3423, 389.

[20] Heitz J., Arenholz E., Bäuerle D., Schilcher K.: Appl. Surf. Sci. 1994, 81, 108.

[21] Heitz J., Arenholz E., Bäuerle D., Hibst H., Hagemeyer A., Cox G.: Appl. Phys. A 1993, 56, 329.

[22] Bolle M., Lazare S., Le Blanc M., Wilmes A.: Appl. Phys. Lett. 1992, 60, 674.

[23] Bolle M., Lazare S.: J. Appl. Phys. 1993, 73, 3516.

[24] Żenkiewicz M.: Polimery 2005, 50, 4.

[25] Chrisey D. B., Pique A., McGill R. A., Horwitz J. S., Ringeisen B. R.: Chem. Rev. 2003, 103, 553.

[26] Slomkowski S.: Polimery 2006, 51, 87.

[27] Praca zbiorowa: "Proceedings of the Fifth International Conference on Laser Ablation -- COLA '99, Appl. Phys. A69 Suppl." (red. Horwitz J. S., Krebs H. U., Murakami K., Stuke M.), Springer, Berlin 1999.

[28] Lee Ch. H., Singla A., Lee Y.: Int. J. Pharma 2001, 221, 1.

[29] Lasek W.: "Kolagen - chemia i wykorzystanie", WNT, Warszawa 1978.

[30] Sionkowska A., Kamińska A., Miles Ch. A., Bailey A. J.: Polimery 2001, 6, 379.

[31] Bailey A. J., Paul R. G.: J. Soc. Leather Technol. Chem. 1998, 82, 104.

[32] Bella J., Berman H. M.: J. Mol. Biol. 1996, 264, 734.

[33] Bella J., Brodsky B., Berman H. M.: Structure 1995, 3, 893.

[34] Kramer R. Z., Berman H. M.: J. Biomol. Struct. Dynam. 1998, 16, 367.

[35] Chen G., Ushida T., Tateishi T.: Mat. Sci. Eng. 2001, C17, 63.

[36] Lazare S., Tokarev V., Sionkowska A., Wisniewski M.: Appl. Phys. A 2005, 81, 465.

[37] Lazare S., Tokarev V., Sionkowska A., Wisniewski M.: J. Phys.: Conference Series 2006, w druku.

[38] Lazare S., Soulignac J. C., Fragnaud P.: Appl. Phys. Lett. 1987, 50, 642.

[39] Lazare S., Granier V.: Am. Chem. Soc. Ser. "Polymers in Microlithography -- Materials and Processes" 1989, 412, 411.

[40] Błędzki A. K., Faruk O., Kirschling H., Kühn J., Jaszkiewicz A.: Polimery 2006, 51, 697.

[41] Cain S. R., Burns F. C., Otis C. E., Braren B.: J. Appl. Phys. 1992, 72, 5172.

[42] Oraevsky A. A., Jacques S. L., Tittel F.: J. Appl. Phys. 1995, 78, 1281.

[43] Tseretely G. I., Belopolskaya T. V., Mel'nik T. N.: Biophys. 1997, 42, 584.

[44] Dyer P. E., Srinivasan R.: Appl. Phys. Lett. 1986, 48, 445.

[45] Kudyashov S. I., Allen S. D.: J. Appl. Phys. 2004, 95, 5820.

[46] Paltauf G., Schmidt-Kloiber H.: Appl. Phys. A 1996, 62, 303.

[47] Sun J. M., Gerstman B. S.: Phys. Rev. E 1999, 59, 5772.

[48] Dingus R. S., Scammon R. J.: SPIE Proc. 1991, 1427, 45.

[49] Abraham F.: "Homogeneous nucleation", Academic, New York 1974.

[50] Skripov V. P.: "Metastable liquid", Wiley, New York 1974.

[51] Dale C. F., Hruby J., Marsik F.: "The classical theory of homogeneous bubble nucleation revisited", 5th International Symposium on Cavitation, Osaka, Japan, November 1--4, 2003.

[52] Kennedy C. J., Vest M., Cooper M., Wess T. J.: Appl. Surf. Sci. 2004, 227, 151.

[53] Albagli D., Dark M., Perelman L. T., Vonrosenberg L. T., Itzkan I., Feld M. S.: Opt. Lett. 1994, 19, 1684.

[54] Dyer P. E.: Appl. Phys. A 2003, 77, 167.

1/2 languages completed
Google Scholar

Wskaźniki altmetryczne

Cytowania w Google Scholar

Statystyki

Total abstract views : 0

PDF Downloads : 0

M. Wiśniewski marcinw@chem.uni.torun.pl

Afiliacja
Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Wydział Chemii, Gagarina 7, 87-100 Toruń

A. Sionkowska

H. Kaczmarek

S. Lazare

V. Tokarev