DEVELOPMENT OF TETRAETHOXYSILANE-BASED POLYMER ABSORBING COATING WITH AN ADDING OF THE COBALT OXIDE FOR A LASER SURGERY
Authors: Соколова Евгения Михайловна , Бойко Анастасия Сергеевна , Фокина Мария Ивановна , Пономарева Алина Александровна 
Published: December 2022

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.

The use of generated jets as «micro incisors» finds its application in laser surgery. Such methods of laser exposure are used to remove neoplasms, such as intervertebral hernias and cysts. An optical fiber is attached to the laser, which is inserted into the hernia or cyst through a puncture needle. To increase the efficiency of laser exposure, it is necessary to accumulate energy at the end of the waveguide by forming an absorbing coating, which should have high adhesion to quartz. In this work, a study was carried out on the development of a technique for polymer films by the sol-gel method for use in laser surgery as an absorbing coating. Tetraethoxysilane was chosen as a precursor for the formation of a polysilicate mesh holding small cobalt oxide particles. Optical, morphological, and absorbing properties of coatings obtained onto quartz glasses were studied in this work. Additionally, the solutions and the obtained coatings were studied using IR spectroscopy, the results of which showed the absence of a qualitative change in the sols during long-term storage (up to 3 weeks) and the formation of a three-dimensional silicate network and cobalt oxide in the films. The study of the surface morphology of the obtained coatings showed that high concentrations of cobalt salts are not required for the uniform distribution of the synthesized cobalt oxide. The absorbing properties of the samples were tested using an IR laser and a thermal imager. Owing to the research the optimal composition of the coating for the deposition on quartz waveguides was chosen.