Создание полимерного поглощающего покрытия на основе тетраэтоксисилана с добавлением оксида кобальта для применения в лазерной хирургии
Е.М. Соколова, А.С. Бойко, М.И. Фокина, А.А. Пономарева
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.717
Оригинальная статья
Аннотация: Использование сгенерированных струй в качестве «микрорезцов» находит свое применение в лазерной хирургии. Такие способы лазерного воздействия используются для удаления новообразований, таких как межпозвоночные грыжи и кисты. К лазеру присоединяют оптоволокно, которое вводится к грыже или кисте через пункционную иглу. Для увеличения эффективности лазерного воздействия необходимо аккумулировать энергию на торце волновода при помощи нанесения поглощающего покрытия, которое должно обладать высокой адгезией к кварцу. В данной работе проведено исследование по разработке методики создания полимерных пленок золь-гель методом для использования в лазерной хирургии в качестве поглощающего покрытия. В роли прекурсора для формирования полисиликатной сетки, удерживающей малоразмерные частицы оксида кобальта, был выбран тетраэтоксисилан. В работе были исследованы оптические, морфологические и поглощающие свойства покрытий, полученные на кварцевых стеклах. Дополнительно растворы и полученные пленочные покрытия были изучены с помощью ИК- спектроскопии, результаты которой показали отсутствие качественного изменения золей при длительном хранении (до 3-х недель) и образование пространственной силикатной сетки и оксида кобальта в пленках. Исследование морфологии поверхности полученных покрытий показало, что для равномерного распределения синтезируемого оксида кобальта не нужны высокие концентрации солей кобальта. Поглощающие свойства образцов были протестированы с использованием ИК-лазера и тепловизора. Благодаря проведенным исследованиям выбран оптимальный состав покрытия для
нанесения на кварцевые волноводы.
Ключевые слова: тетраэтоксисилан, оксид кобальта, кварц, золь-гель технология, ИК- спектроскопия, лазерное излучение, поглощающее покрытие
- Соколова Евгения Михайловна – студент 1 курса магистратуры Центра химической инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
- Бойко Анастасия Сергеевна – студент 4 курса бакалавриата Центра химической инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
- Фокина Мария Ивановна – к.ф-м.н., доцент в Центре химической инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
- Пономарева Алина Александровна – к.т.н., доцент в Центре химической инженерии, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет ИТМО»
Ссылка на статью:
Соколова, Е.М. Создание полимерного поглощающего покрытия на основе тетраэтоксисилана с добавлением оксида кобальта для применения в лазерной хирургии / Е.М. Соколова, А.С. Бойко, М.И. Фокина, А.А. Пономарева // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 717-725. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.717.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Чудновский, В.М. Экспериментальное обоснование лазерного пункционного лечения остеохондроза позвоночника / В.М. Чудновский, В.А. Буланов, В.И. Юсупов и др. // Лазерная медицина. – 2010. – Т. 14. – №. 1. – С. 30-34.
2. Гафуров, С.Дж. Особенности применения лазеров в медицине / С.Дж. Гафуров, Ш.М. Каттахонов, М.М. Холмонов // European science. – 2019. – №. 3 (45). – С. 92-95.
3. Chudnovskiy, V.M. Laser-induced boiling of biological liquids in medical technologies / V.M. Chudnovskiy, V.I. Yusupov, A.V. Dydykin et al. // Quantum Electronics. – 2017. – V. 47. – № 4. – P. 361-370. DOI: 10.1070/QEL16298.
4. Чудновский, В.М. Генерация затопленной струи при лазерном нагреве поверхности жидкости / В.М. Чудновский, В.И. Юсупов // Письма в журнал технической физики. – 2020. – Т. 46. – Вып. 20. – С. 31-34. DOI: 10.21883/PJTF.2020.20.50153.18426.
5. Пат. 24649557 Российская Федерация, МПК A61L27/18, A61L27/04, A61B17/06, C08L83/04. Покрытие для хирургических игл и способы их нанесения / Морер P., Бар C.Н., Хинрихс Э. и др.; заявитель и патентообладатель ЭТИКОН, ИНК. (US). – № 2012123749/15; заявл. 21.10.10; опубл. 03.04.18, Бюл. № 23. – 33 с.
6. Максимов, А.И. Основы золь-гель-технологии нанокомпозитов / А.И. Максимов, В.А. Мошников, Ю.М. Таиров, О.А. Шилова. – СПб: Изд-во «Элмор». – 2008. – 255 с.
7. Shilova, O.A. ‘Spin-on-glass’ films for semiconductor technology / O.A. Shilova // Surface Coatings International Part B: Coatings Transactions. – 2003. – V. 86. – I. 3. – P. 195-202. DOI: 10.1007/BF02699653.
8. Shilova, O.A. Sol-gel preparation of ceramic coatings for electrical, laser, space engineering and power / O.A. Shilova, S.V. Hashkovsky, L.A. Kuznetsova // Journal of Sol-Gel Science and Technology. – 2003. – V. 26. – I. 1-3. – P. 687-691. DOI: 10.1023/A:1020725500032.
9. Park, J.H. Structure modulation of silica microspheres in bio‐inspired silicification: effects of TEOS concentration / J.H. Park, J.Y. Choi, T. Park et al. // Chemistry – An Asian Journal. – 2011. – V. 6. – I. 8. – P. 1939-1942. DOI: 10.1002/asia.201100265.
10. Khimich, N.N. Sol-gel synthesis of an optical silica glass doped with rare-earth elements / N.N. Khimich, G.M. Berdichevskii, E.N. Poddenezhnyi, et al. // Glass Physics and Chemistry. – 2007. – V. 33. – I. 2. – P. 152-155. DOI: 10.1134/S1087659607020095.
11. Бочкарёва, С.С. Синтез гибридных композитов золь-гель методом / С.С. Бочкарев // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. – 2016. – №. 3 (18). – С. 81-93. DOI: 10.21285/2227-2925-2016-6-3-81-93.
12. Colleoni, C. Delayed luminescence induced by complex domains in water and in aqueous solutions / C. Colleoni, S. Esposito, R. Grasso et al. // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2016. – V. 18. – I. 2. – P. 772-780. DOI: 10.1039/c5cp03420e.
13. Телеш, Е.В. Формирование оптических покрытий прямым осаждением из ионных пучков / Е.В. Телеш, Н.К. Касинский // Контенант. – 2014. – Т. 13. – №. 2. – С. 27-30.
14. Stoia, M. Low temperature synthesis of Co2SiO4/SiO2 nanocomposite using a modified sol–gel method / M. Stoia, M. Stefanescu, Th. Dippong et al. // Journal of Sol-Gel Science and Technology. – 2010. – V. 54. – I. 1. – P. 49-56. DOI: 10.1007/s10971-010-2156-2.
15. Мурашкевич, А.Н. Инфракрасные спектры поглощения и структура композита TiO2-SiO2 / А.Н. Мошников, А.С. Лавицкая, Т.И. Баранникова, И.М. Жарский // Журнал прикладной спектроскопии. – 2008. – Т. 75. – №5. – С. 724-728.
16. Накамото, К. ИК-спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений / К. Накамото; пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 536 с.
17. Гринвуд, Н.Н. Химия элементов. В 2 т. / Н. Гринвуд, А. Эшно; пер. с англ. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – Т. 2. – 670 с.
18. Al-Oweini, R. Synthesis and characterization by FTIR spectroscopy of silica aerogels prepared using several Si (OR) 4 and R′′ Si (OR′) 3 precursors / R. Al-Oweini, H. El-Rassy // Journal of Molecular Structure. – 2009. – V. 919. – I. 1-3. – P. 140-145. DOI: 10.1016/j.molstruc.2008.08.025.