光学波导可用于从外部光源到人体内部的光线,用于诸如光动力疗法或光学网络等疗法。[1]在高级波导中,可以将光输送与生物传感函数结合,其中光学/电气单位通过相同的波导在相反的方向上运输并用于诊断。在大多数情况下,此类波导是在批处理过程中制造的,具有顺序层沉积和预先固化/蚀刻步骤,该步骤适用于基于硅的微电子。[2]从制造的角度来看,需要采用连续的,更高的生产方法,以在单个生产过程中迈向额外功能的整合。令人印象深刻的进展,他们生产了多功能光纤[3],这些光纤融合了光学波导,微流体元素和电极通过热塑料的热绘制。[4]从患者的舒适性角度来看,生物医学波导还需要从二氧化硅和热塑性塑料转移到更合规的材料,以通过匹配目标组织的刚度来提高体内生物相容性。[1,5]要应用于肌肉或心脏等组织中的光遗传激活,光纤需要具有弹性特征并可扩展。有机硅弹性体(例如聚二甲基硅氧烷(PDMS))是有趣的候选者,在低MPA范围内提供刚度值[6],并将其作为生物兼容型植入物材料提供了证实的记录。[4C][7] PDM的光学特性非常适合波引导:PDMS具有较低的光学损耗系数,从UV到NIR波长(在850 nm时≤0.05dB cm –1)[8]和相对较高的折射率(RI≥1.40)。[8,9]此外,PDMS显示出较高的可扩展性(> 100%)和拉伸强度(> 1 MPa),[10]为体内高运动场景提供合规性和可伸缩性。[4C,11]使用可伸缩的光学设备在高应变下进行光输送和检索的重要性,用于假体中的一系列生物医学scenarios,例如假体中的应变感应[12],以及对外周神经的光学刺激[11b]和脊髓。
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