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小信号测量吸收系数和吸收截面的胶原193纳米准分子激光和胶原组织消融的作用
布赖恩吨Fisher和戴维W哈恩
的作者是随着机械和航空航天工程，佛罗里达，盖恩斯维尔，佛罗里达大学部。
德国之声哈恩的电子邮件地址是dwhahn@ufl.edu。
© 2004美国光学学会
2004年10月10日_卷。 43，第29号_应用光学5443
一个193纳米的ArF准分子激光传输的能量密度测量subablative通过不同强度的胶原蛋白溶解的解决方案，高产的基础上总胶原蛋白衰减，吸收截面是其中的1.14 _ 10_17，平方厘米的肽键占96％成分氨基酸通过附加的隔离传输的测量解决方案。 测量的吸收截面，在构图结合典型角膜组织，产量预测的角膜组织吸收cm_1系数1.6万。 此外，干燥的胶原蛋白膜的制备及烧蚀率数据记录为激光能量密度的函数。 消融率分别建模，模型使用的啤酒兰伯特吹断，装有测量消融阀值与吸收系数是密度根据测量胶原蛋白的吸收截面和电影的纽带。 测量的消融率以及模型所预测的是在非常好的协议。 实验表明，胶原蛋白为基础的吸收系数与预测是一致的角膜组织消融率和以前观察到的烧蚀条件下组织性能的动态变化研究。 © 2004美国光学学会 OCIS代码： 170.0170，170.1020，170.4470。
1。 简介
准分子激光屈光手术的临床系统的不断发展，以提高准确度和精度，从而提供更好的折光效果。 消融过程中的一个较完整的理解可能有助于实现更好的结果的目标，但物理和角膜切削机制和各种组织成分的作用还没有完全理解。 在一个更基本的层面上，对胶原蛋白的化学成分，这是角膜组织的主要成分，它在紫外线光化学作用的认识是必要的。 答：激光光吸收和组织消融已经有一个最近的文献数量
该地址的机制和组织ablation.1准分子激光- 3化学虽然已经学会了关于组织消融的日期，特别是在193纳米的ArF准分子激光波长的特点，对文献的仔细审查揭示了缺乏一个全面的模型，可用于解释或预测的准确高度组织消融率。 许多人认为，有些研究支持这样的想法角膜组织吸收193 nm的ArF准分子激光根据Beer - Lambert定律，这意味着
光的强度呈指数衰减到tissue.1 - 5 Beer - Lambert定律的描述是随深度
余 _ x _ 我 0 exp___ x _，（1）凡 我 0是该组织表面激光强度事故时， 我 _ x _是激光强度的工作之后，对组织穿透深度 x ，是组织和_吸收系数_usually报道逆
centimeters_对特定波长的激光。 啤酒兰伯特行为无疑是一个有效的方法消融门槛低功耗照射，在这种事件的能量密度远远低于。 然而，在烧蚀条件下，非线性光学效应的系数可能会改变性质的吸收。 尽管有这样的效果，Beer - Lambert定律，可用于提供一个估计消融模型的第一阶深度在什么往往是“被称为”吹断。 在此模型的脉冲组织消融深度为单个激光等于消融深度的激光强度已经腐烂的门槛要求。 定义 余 次强度为消融阈强度，与事件 余 0，吹断模型预测的切削深度等于
ð 消融_1_ln_ 余 0 余 th_。 （2）
上述分析是耦合强烈的角膜组织吸收系数，这对于193纳米准分子激光，这也许是争议最大的来源和大量的研究重点之一。 第一个值之一报告的组织吸收系数的测量准分子激光光线透过薄薄的人力和牛角膜部分传输决定，是在193 nm.6 2700 cm_1这个值是进一步重申和后续研究，支持包括7与人与猪角膜相似的研究，取得了一
20世纪90年代中期的平均价值2410 cm_1.8然而，到，研究人员开始重新审视这个问题。 1993年博尔 等 0.9报告为猪角膜组织的价值2.037万cm_1这是measurements.9基于对数曲线拟合area_阴谋单位消融率与每激光能量密度_energy通过直接测量反射和角膜组织应用菲涅尔理论来确定该复合体的组织折射率，佩蒂特和Ediger报告一个吸收Yablon系数约为40,000 cm_1 cornea.10牛 等 。 衡量
牛角膜吸收利用系数的一种新技术，称为干涉光热
光谱和报告了价值19000 cm_1.11
morerecent文学的研究价值报告是由大小顺序Puliafito首次报道系数大于吸收 等 。 在1985.6佩蒂特和Ediger争辩说吸收系数必须在考虑以20000理论cm_1的基础上，即假设，肽键是在纳米的光色主要为角膜组织193密度和通过翻译成债券吸收系数，以及对吸收系数的实验证据审议通过测量单，烧蚀率的函数值，但是使激光消融事件fluence.10静止不变的价值在一个隐含的假设，这可能是一简单化。
许多研究者认为，吸收系数实际上是一个动态的数量可根据条件加强烧蚀以及由诸如组织水化基质效应的影响。 人们普遍接受，有一个静态的“小信号”吸收系数仍然低于激光烧蚀阈值能量密度不变。 一些研究已经表明，但是，有两个角膜组织的反射率，并通过组织传播瞬态降低烧蚀conditions.12 - 16这样的数据表明，有一个短暂的效果，动态变化的消融角膜组织吸收系数过程中，特别是在准分子激光脉冲的时间过程。 此外，研究显示，组织水化可能在组织中发挥作用，吸收瞬态变化，可能是由于对激光能量的水分子吸收，随后将其直接vaporization.12，17,18不同的观点是，在高能量密度激光烧蚀事件导致激进品种具有高吸收截面的形成，同时也造成沸腾的角膜含水率，在该tissue.19电子顺磁共振技术研究的总体吸收率变动而产生的想法已经证实，活性自由基物种准分子激光烧蚀过程中创建的，这表明这些自由基可能在激光组织interactions.20重要作用
尽管迄今为止的研究庞大身躯，没有研究有系统地研究了直接测量角膜组织中的个人使用成分（即胶原蛋白和水）的吸收性能。 此外，没有任何的角膜组织吸收激光和消融过程明确和全面的描述已经研制成功。 目前这项研究是为了进一步阐明角膜成分，胶原蛋白的作用主要在消融过程。
二胶原蛋白结构
迄今为止，还没有发表的研究报告详细描述了角膜组织中的胶原蛋白结构（水后的主要成分），因为它涉及到光化学。 一些基本的介绍，包括胶原蛋白结构的讨论，但这些治疗，一般cursory.19
对于本文件的目的，胶原蛋白的整体结构单元被称为高分子。 胶原蛋白是一种大分子的右手，三螺旋结构，其中每一个螺旋链是一系列的氨基酸组成。 链联系在一起的作为共价交联，提供结构完整性称为债券。 对一个特定的氨基酸链的序列是准重复的模式，通常表示为
甘氨酸-曳，其中甘氨酸（Gly）为每三渣出现，X是普遍认为脯氨酸和羟脯氨酸Y是普遍认为。 其他氨基酸中可能会出现微量的脯氨酸和羟脯氨酸的地方金额，但胶原蛋白是最方便的建模为甘氨酸，脯氨酸重复序列，并在总体相等比例羟脯氨酸。 甘氨酸，脯氨酸的化学公式和羟脯氨酸是C2H5NO2，C5H9NO2，并C5H9NO3分别。 这三个氨基酸连接形成胶原蛋白重复序列发现，如图所示。 1.21-27此三种氨基酸重复序列集体的化学式是C12H17N3O4，其中资金267原子质量单位（阿木）。 请注意，通过肽键是一个取代的酰胺键，这也形成了一个水分子（即脱水）形成，因此，总原子质量是从各自不同的氨基酸的总和。 一个典型的胶原acromolecule平均体重
约30.830万阿木，相当于1155年的重复氨基酸序列的群体。 人们普遍接受，为193纳米准分子激光角膜组织主色是肽键（丙™N）的相邻氨基酸acids.28之间，29因此，人们可以计算为193发色团的共3465纳米辐射存在于各个大分子胶原每三个氨基酸序列重复（即甘氨酸，脯氨酸-羟脯氨酸）肽键和1155序列的每高分子。 传说中的肽键生色团的吸收特征量化是本文重要的目标。
2。 实验方法
答：胶原蛋白溶解的氨基酸和解决方案
193纳米的ArF准分子约400 mJ/cm2 subablative能量密度激光透光率测量通过四个解决方案，即水，醋酸溶于乙酸胶原蛋白，并溶解在醋酸氨基酸。 传输是衡量一个快速反应（200 ps的上升时间）光探测器和数字示波器（2.5 gigasamples /秒）通过紫外级细胞的0.167厘米平均路径长度（Suprasil 312），使用。 在193 nm激光线过滤器被用于所有的实验，以消除杂散光探测器在前面
由于荧光信号，其中有人指出，如果是重要的过滤器被拆除。 传输单元，构建了以薄Ø按它们之间环两个50 mmdiameter石英单位在一起。 O形圈密封的两个单位之间的解决方案，并提供所需的两个单位之间的一种可重复的间距（即细胞路径长度）。 精确的光路长度取决于细胞之间的厚度测量和测量总厚度玻璃的两个单独的单位（即无O形圈）的差异。 这些数据均与一个有+ / -12米微米精度的不确定性
每个解决方案的传输测量，激光波形平均录得第一，但无细胞中，然后通过合适的解决方案包含单元格，然后再没有细胞中。 中性密度过滤器被用来在有需要时维持在有限范围内信号的线性度。 传输计算作为集成的波形通过细胞记录（全峰面积）的比例，这两个平均
集成的波形记录，但无细胞中，在光密度任何差异，是由于根据需要中性密度滤镜校正。
纯去离子水作为对照，以验证重复性以及评估使用的有效性
测量的基础上广泛报道的吸收波长在193系数的水。 胶原蛋白胶原蛋白的解决办法创造的第三小牛皮适量溶解固体型（西格玛化工产品C - 3511）在0.5 ñ 醋酸溶液。 A股的解决方案是由使用32毫克的胶原蛋白和100毫升的醋酸溶液，搅拌溶液所产生的48小时
48小时后，传输的测量进行了由下列实验过程中使用。 一个激光脉冲波形，200米个人激光脉冲，平均录得的细胞中没有。 单元格包含去离子水，然后放置在光路，和一个200脉冲平均波形记录。 该细胞已被删除，而第三个200平均脉冲波形的记录。 这个过程重复进行，但中间
波形记录与纯0.5 ñ 在醋酸溶液中的细胞。 这个过程是重复了第三次，但中间波形记录与细胞所需的胶原蛋白溶解在溶液强度。 胶原溶液重复测量每个指定的浓度一式三份，但是，醋酸和去离子水测量记录一次测量为每个。 这个过程是重复的解决方案系列稀释胶原蛋白在需要的范围，即0.24，0.18，0.12和0.06毫克/毫升。
为了评估在何种程度上的肽键为193纳米的辐射主色，其他
传输的测量方法作了个别氨基酸的含量相当于浓度（即不含肽键）。 这些氨基酸的解决方案所创造的溶解81709）适当的固体粉末金额甘氨酸（西格玛化工产品G7403），L -脯氨酸（Fluka公司产品， 顺 - 4 -羟基- L -脯氨酸产品56248）在0.5（Fluka公司 ñ 醋酸酸溶液。 具体而言，股票的5mg/ml甘氨酸溶液等量的名义创建的100（每毫克）的，脯氨酸和羟脯氨酸（300毫克的含量占氨基酸）溶解成60毫升的醋酸溶液。 最终的解决方案当时搅拌48小时 该股当时氨基酸溶液稀释至浓度等于最终产品为1.25，1.0和0.75毫克/毫升。 对于每个溶液浓度，传输的测量记录为如上所述，包括去离子水和醋酸参考测量。
二干胶原膜
由于与胶原蛋白溶液溶解上述研究，III型胶原溶解于小牛皮0.5 ñ 醋酸创建毫升溶液毫克/标称浓度为1。 胶原溶液，搅拌约48小时至完全溶解胶原所有。 一旦解散，约5毫升的胶原沉积的解决办法是在每48个50毫米直径的石英单位，并让其干燥为H. 干燥后，每个结果胶原膜烧蚀的网站使用相同的模式32 4消融网站共8行每行，对于。 第一和第三行被切除左到右，值开始在低脉冲能量（约
0.9兆焦耳/脉冲）和增加都与高脉冲能量值（约3.8兆焦耳/脉冲）站点的能量增量。 第二个和第四个行被切除左到右，开始在最高脉冲能量和能量最低的结局。 消融格局交替，企图以补偿任何行间
薄膜厚度的变化。
在每个消融部位，胶原膜受到25激光脉冲，这是足以完全穿孔脉冲能量为所有的电影，从而实现对脉冲序列的最后数将会为使用的传输值正常化。 对于每个消融网站，脉冲到脉冲传输计算的基础上，综合脉冲传输的综合分区域的信号脉冲面积平均超过正常化最后五激光脉冲。 如上所述，在最后五脉冲总是发现，以对应基本完成搬迁的胶原膜，因此它们所代表的参考传输值（即无膜）。 此过程产生的激光脉冲的前20 0和1之间的脉冲到脉冲传输的价值。 对于每一个激光脉冲能量调查，对12个消融每个站点的传输值（每能级的火山口上，每4行各
超过总数的3部电影片）进行平均起来的激光脉冲数的函数。 薄膜烧蚀后如上所述，个别环形山的边缘被扫描在五个不同地点的白灯亮起了三部电影每个干涉。 干涉仪产生了二维轮廓，显示出顶面
胶原蛋白膜的unablated和烧蚀坑的底部表面。 据悉，下表面实际上是石英表面平坦因为影片完全消融在火山口底部（即完全删除）。 从得到的干涉图，对胶原蛋白薄膜的平均厚度确定的15个（5对3部电影每个站点）个人测量使用。
3。 结果与讨论
答：胶原蛋白溶解的氨基酸和解决方案
平均传输通过含有纯去离子水后，测量细胞在细胞边界菲涅尔损失纠正，被计算为0.98 + / -0.01（0.8％，相对标准偏差）。 使用此值与已知的0.167厘米的路径长度，Beer - Lambert定律是用来计算吸收的水系数，产生了价值为0.15 + / - 0.05 cm_1（31.5％，相对标准偏差（RSD）），这是与去离子水为193纳米的预期值非常吻合。 相当大的相对误差是反射
此路径的长度和啤酒- Lambert定律对数的性质接近统一传输值。 鉴于吸收系数添加剂，醋酸溶液的吸收和胶原蛋白系数的计算直接从Beer - Lambert定律：
_acid _ _ _water
ln_acid_water_
L
（3）
_collagen _acid _ _ _ _water
ln_collagen solution_water_
L
。 （4）
在确定吸水系数，我们菲涅尔损失的核算，以计算的绝对价值。 然而，菲涅尔损失被认为是相同的解决方案为所有不同，并因此忽视了对醋酸由于计算的吸收系数酸和胶原蛋白 的比例 值的传输方程。 （3）及（4）。 通过使用酸的平均吸声系数的水，以及水和醋酸实测传输值，酸的吸收醋酸系数被确定为30.1 + / -0.3 cm_1区署）为0.5（1％ ñ 的解决方案。 在相应的nearunity价值水分传输，
水的吸收系数没有负面影响，由于醋酸吸收系数精度在醋酸吸收了近200倍，比大区署与水，因此出色的精度。
胶原蛋白的吸收系数测定，使用_water和水的平均值，多_acid结束，作为衡量实验，以减少胶原蛋白溶液的数据。 因为每个胶原溶液的测量产生了一个相应的吸收系数，有必要正常化债券密度数据的实际胶原。 下面的关系来计算的等效肽键数密度 ñ 胶原蛋白大分子参数（bonds/cm3）为每个胶原溶液，根据上述：
其中 X 是给定的胶原蛋白溶液质量浓度。 方程（5）允许吸收相关的衡量）系数，色密度胶原蛋白溶解的解决方案，即一个函数的肽键数密度（。 其中一个结果阴谋图所示。 2。
图。 2。 胶原吸收系数，对于193纳米的辐射，作为肽键的数目在溶液中密度函数。 错误条代表_1标准差，实线表示最小二乘拟合线。
吸收系数是生色团的生色数密度和吸收截面的产品，因此在图的斜率。 2产生的吸收截面的肽键。 基于图。 2数据，有效吸收的胶原蛋白肽键的截面约为1.19 X10的- 17平方厘米。 然而，肽键可能不是唯一的胶原蛋白吸收目前，由于氨基酸本身可能也吸收了入射激光能量的一部分。 如下所述，这种有效截面
可以予以纠正，以占了氨基酸的贡献。 可追溯至20世纪50年代以前的研究已经研究了蛋白质，其中包括氨基酸和肽键的加入吸收紫外线
他们，以及由孤立bonds.29但不含氨基酸肽，这些研究一般都集中在辐射范围240-290 nm的近紫外光，因为193 - nm辐射利益是有限的，当这些研究演出。 因此一个额外的目标，目前的研究，探讨的是吸收性质的 孤立 氨基酸结合）为193纳米辐射（即不量化的生色肽作用的肽键作为主。 通过这些程序和公式的使用类似于用了解散
胶原蛋白的解决方案，该1:1:1甘氨酸，脯氨酸记录传输的测量，解决方案和羟脯氨酸氨基酸透露吸收系数约等于4的总吸收质量浓度调整后的胶原蛋白溶解的解决方案记录系数％。 这些测量允许的肽键的相对贡献直接计算和验证自己的氨基酸的
测量吸收胶原系数。 基于这些结果，实际吸收的胶原蛋白肽键截面约为1.14x10 - 17平方厘米，或4％，低于上述报道的价值，平均吸收的氨基酸截面约为4.74胶原× 10 -19平方厘米。 上述结果有效地分离成其组成生色-肽的债券，这对于几乎所有帐户的吸收和胶原蛋白的氨基酸。 总有效吸收截面为胶原蛋白，那么这两个的总和，占氨基酸单位（即加氨基酸肽键）1.19 x 10-17平方厘米。
在目前的研究测得的胶原吸收截面可用于估算吸收
系数的角膜组织。 假设角膜组织约20％的胶原蛋白和80％的水，然后用纸巾密度等于水（1 g/cm3）的，一胶原蛋白分子量肽键密度如上所述，以及胶原蛋白的有效截面1.19 x 10-17氨基酸单位每平方厘米，相当于在角膜组织吸收在193 nm处16000 cm - 1的系数的结果。 他对应的吸收截面的水
_ 10_23分子为4.5平方厘米的测量吸收系数（0.15 cm - 1处）为基础，使水的贡献，组织吸收系数可以忽略不计。 据悉，此值（16,000 cm - 1处），是基于对胶原的贡献仅仅作为独立解决方案量化。 但是，实际组织无疑将包含其他的构象变化，并可能包含诸如糖胺其他发色团，作为建议earlier.6然而，正如在引言中指出，有研究支持的论点是，角膜组织吸收系数顺序为20000 cm_1以上。 事实上，佩蒂特和Ediger10使用摩尔吸光系数数据来估计一个角膜组织吸收相当于20000 cm - 1的系数，这在非常良好的当前值一致。
尽管这一协议，一个关键因素，必须在角膜吸收的范围内审议
相关系数是准分子激光烧蚀是作为对重大的激光能量范围，包括在烧蚀条件适用于静态的价值本质。 在这项研究中（16000 cm - 1处）计算的值是一个真正的小信号（即subablative条件）角膜吸收系数，这很可能是由于激光与组织相互作用的结果显着增强higherpulse实现能源，尤其是在消融制度。 在此之前的研究记录表明，实际上是一个组织的吸收和反射特性动态增强在193 nm激光烧蚀，如上所述。 然而，与先前报告的角膜组织吸收系数高达二四〇〇厘米- 1低，这是难以调和的增长幅度在吸收可用于解释消融率数据进行必要的秩序。 胶原蛋白的吸收性能的电流测量的基础上，预测角膜吸收16000 cm - 1的系数就必须只有适度动态增强（不是一个数量级）同意与烧蚀率的数据报告的范围。 作者烧蚀条件下激光的相互作用过程的全面了解组织需要更多的研究，因此阐明胶原在吸收截面测量中的作用是朝着实现这一目标的关键一步。
二干胶原膜烧蚀
对于每个消融部位，继前几个激光脉冲，脉冲到脉冲传输正常化观察单调增加的团结渐近值。 归传输的脉冲到脉冲的进展，提出了图。 以约0.9兆焦耳/脉冲激光脉冲能量3，平均超过12种不同的消融网站。 平均膜厚，如白光干涉测量，为3.2 + / - 0.5米（RSD为15％）。 全膜厚度足够，初步呈现电影不透明的入射激光脉冲，因此最初的几个激光脉冲在零传播的结果。 随后的激光脉冲烧蚀稳步
通过充分的胶原膜的厚度。
图。 3。 脉冲到脉冲进展的193 nm激光光传输通过干胶原蛋白薄膜，由稳态归
影片完成后的价值达到穿孔。 错误条代表一完整的标准偏差（ ñ = 12）。 虚线表明50％的传输点和相应数量的激光脉冲。
就证明了这图。 3个数据，激光的能量足以穿孔及充分去除后，薄膜的脉冲数，最终达到稳定状态传输值。 通过规范的最后五脉冲，每个脉冲电影网站，他对脉冲传输的价值观，在不同的消融网站是由于薄膜厚度变化的脉冲到脉冲级数的细微变化是最小化。 名义上之间的零和统一传输值单调上升被解释在消融过程和剖面上的激光束。 激光光束产生子弹形消融火山口，如在早期study30的特点，因此有所不同的烧蚀率在满激光光束直径。 作为参考，一消融姿态在牛角膜组织，提出了在图录。 4，作为衡量与以前报道technique.30
图。 4。 火山口显示消融术的ArF准分子激光光束。 这颗流星是记录在牛角膜组织。
因此，在脉冲到脉冲传输初始上升之后，名义零反式前几个脉冲，
任务被解释为在哪个胶原膜变薄，这样有足够的入射激光脉冲的一小部分是通过电影传播点。 接下来的几个脉冲被认为完全消除影片的前在消融部位非常中心，逐步扩大区域完全去除薄膜烧蚀坑，直到接近一个直径等于全光束大小脉冲串。 如上所述，脉冲到脉冲传输数据，记录了12个由3个不同的电影使用每个能级不同的网站。 胶原膜厚度被认为是相当一致的基础上，实验的重复性和消融在白光干涉数据。 在一个案例中，对穿孔脉冲数近两倍，其他所有的实验测量在相同的脉冲能量值。 这一点，单一的数据被认为是一个一反常态厚地方的电影节的结果，是进一步考虑省略。 在传输数据脉冲到脉冲进展当时用来计算为每个记录的激光脉冲能量相当于烧蚀率。 如图所示。 3，虚线表示的地步归其传输达到50稳态值％。 50％的传播和需要达到此值的激光脉冲对应的数字点被用来定义烧蚀率的特点。 具体来说，每一个激光脉冲能量，烧蚀率计算的平均薄膜厚度的要求，生产出50％归传输激光脉冲数除以（3.2毫米）。 作为一种测量脉冲能量函数，提出消融率图。 5胶原膜。 误差线反映的需要达到50％传输的脉冲数的平均误差值，与在归传输剖面计算误差线（见图。3）。 在过去的脉冲能量标称范围从1到4兆焦耳/脉冲，胶原膜消融率分别从约0.35毫米/脉冲变化为大于0.45毫米/脉冲。 为了避免与激光光束相关歧义，烧蚀率的数据报告为一个总的功能，而脉冲能量激光能量密度比。 平均能量密度很容易计算出完整的激光测量约0.8平方毫米点大小。
三烧蚀速率模型胶原
探讨胶原蛋白的吸收作用特点，即肽键断面准分子，
激光烧蚀的胶原膜的消融率进行了建模与啤酒兰伯特吹断模式。 这一击过的模型，给出了均衡器。 （2），需要一个有效的吸收胶原膜烧蚀阈值能量和预测作为一个脉冲能量函数切削深度系数。 烧蚀阈值实验确定为同一胶原膜通过逐步降低激光脉冲能量，以确定无论激光脉冲数的值在该点的胶原膜保持完整。 消融缺乏验证了通过对传输的激光脉冲的数百片缺席。 在重复试验的基础上，平均消融阈值被确定为0.053兆焦耳/脉冲。 该实验值然后用于啤酒兰伯特吹断模式。 当光束直径测量全部采用此值对应于?10 mJ/cm2平均阈值能量密度，这是在为组织和胶原预期值范围内。 注量的峰值，预计有2至3倍的基础上，实际束流剖面。
由于吸收系数添加剂，对胶原膜吸收系数计算作为吸收的肽键的贡献和在胶原蛋白的氨基酸贡献的总和与前者相同，到了肽键的吸收产品截面和肽键数密度，后者等于氨基酸的吸收截面的产品和氨基酸数密度。 对于胶原蛋白的结构，肽键数密度假定为平等的氨基酸数密度，
虽然肽键总数为三比由于三链结构的氨基酸总人数少。 电影中的胶原蛋白肽键数密度等于由电影的总体积除以肽键的绝对数量。 肽键的绝对数量是作为用于制备薄膜解决产品的肽键数密度计算（见式。（5））和体积沉积形成薄膜（5毫升）。 一股干燥胶原蛋白膜的表面面积不直接测量，由于膜的透明性，约3毫米的厚度，不规则的异形边。 然而，在反射光仔细检查发现，这些电影被肯定比（50毫米直径）石英整个地区的单位体积更小，但被认为不是由半内直径（即定义，25毫米直径的面积较大）的石英持平。
工作在这两个领域的限制，我们估计干胶原膜表面总面积为三分之二的总的可用面积的三分之二石英平坦，因此比表面积相当于13.5平方厘米。 通过测量薄膜厚度的使用，平均胶原膜总额因此估计平等0.004立方厘米。
图。 5。 烧蚀率通过的激光脉冲能量函数干胶原膜。 圆圈代表的实验数据，误差线显示_1标准差。 实线代表预测在啤酒兰伯特吹断模式，采用了实验测量吸收截面的胶原消融率。
每个胶原膜制备的胶原溶液5毫升在1毫克/毫升，当其浓度与式相结合。 （5）和一干膜总体积，产量约7.8 ×一○二一厘米- 3肽键的密度。 使用各自吸收的肽键及产量的氨基酸胶原膜吸收约九点一九零万厘米- 1系数截面。
最后，采用0.053兆焦耳/脉冲烧蚀阈值测量和计算的吸收系数
对91 900 cm_1，啤酒，兰伯特吹断模式（见式。（2））的是对激光脉冲能量应用范围相对应的干膜消融研究，以预测消融率。 结果表现为连续的曲线图。 5，允许与实验确定的消融率直接比较。 据悉，由于情商。 （2）利用事件和阈值的强度比，得到相同的结果
是否绝对脉冲能量或激光脉冲能量密度使用。 通过与实验数据和啤酒兰伯特模型的结果一致被认为是非常好，鉴于消融门槛，从独立测量吸收截面系数直接计算吸收独立核算，并有点武断的定义实验消融率对脉冲到脉冲传输型材50％的传输点。 阿消融率的预测及以上的所有数据点的实验数据点至点比较收益率平均为3.8％的差异。
4。 总结和结论
一，目前的研究主要发现是193 nm处的吸收截面的胶原蛋白直接测量，相当于每1.19 x 10-17氨基酸单位平方厘米。 此外，它已被证明是相邻的氨基酸之间的肽键是造成约96％的吸收，这将产生一个吸收1.14 X10的-一七平方厘米截面每肽键负责。 其余4％是由于胶原蛋白吸收的氨基酸本身，相应的平均氨基酸的吸收为4.74 × 10-19 cm2的横截面。 这项研究被认为是第一个直接量化为193纳米激光辐射主色胶原肽键。 以前的研究表明，在一般情况下，肽键的吸收可能会在整体protein.29这种影响取决于研究的实际构象超出了目前的研究重点是，尽管如此，在目前使用的胶原蛋白的构象实验被认为是在角膜组织中的胶原现在的代表。 对于干的胶原蛋白薄膜，啤酒，兰伯特吹断模型，制定了衡量肽键与氨基酸的吸收截面，估计胶原膜键密度，并测量消融阈值的使用。 相应吸收的胶原蛋白薄膜的干系数计算约为九一九○○厘米- 1，取得了一间啤酒兰伯特模型和实验烧蚀率的数据非常吻合。 这种协议被认为是有力的证据来支持测吸收截面和胶原蛋白，更重要的是，在胶原蛋白肽键消融作用。 人们注意到，与模型和实验协议是基于静态吸附系数，这被认为是胶原蛋白薄膜的干适当的基础。 这一发现与角膜组织，显示该组织水化作用在动态变化的组织光学性质的作用下烧蚀conditions.13以前的工作相一致
实际成分吸收截面测量允许对角膜组织吸收等效系数是基于对20％的胶原蛋白和80％的水组成的组织基础计算。 其结果是一个平等的吸收系数在193 nm的角膜组织到16000 cm - 1处。 此值远低于2700至00年cm - 1的早期测量较大，但在数量级的范围为20000-40000厘米- 1.6 - 11更最近的估计相同的顺序虽然在subablative能量密度来衡量，这些高值可用在啤酒
兰伯特打击过的模型来预测消融率是衡量利率与实验一致的一组数据的范围，而较低值10（2700 cm - 1处）显然高估了角膜组织切除率。 然而，这两种情况下，应考虑在消融诱导激光组织相互作用的范围内;即在光学性能的动力，在瞬间变化为组织吸收率和反射率如上所述，表现的变化。 观测到的ablationrate数据核对，在组织观察瞬态变化
属性，以及角膜组织吸收为文献报道系数可以解释的范围
由（i）一个非常高的角膜组织的吸收系数（30,000 cm - 1处），剩下的基本上是静态的，这样很好地组织消融是一个啤酒兰伯特吹断模式或（ii）组织消融效果，产生订单的描述提高幅度在吸收来自小信号值（即系数，（3,000至30,000
cm_1）作为激光组织相互作用的结果。 无论是完全令人满意的解释是，由于准分子激光烧蚀几乎肯定会导致组织在组织中吸收大量证据的实验体视图动态增强，但是，订单数量级瞬态增强是难以解释的。 显然，目前的角膜组织消融造型太原始状态提供一个明确的评估。 然而，
目前的研究支持一种观点认为，这两个极限情况是，这就是，一个小信号的吸收
角膜组织，等于193纳米辐射到约16,000 cm_1，系数作为衡量基础上，肽键和独立解决方案氨基酸的吸收截面。 此值与消融率的数据报告在一个适度的25％至75％的动态范围增加的假设是一致的。 这种动态变化的程度与性质的组织的一些短暂的扰动，以便与实验观察相一致的需要相一致，并且也高于订单数量级更容易接受
烧蚀条件下变化不大。 总体而言，目前的研究进一步阐明了胶原蛋白的作用，特别是在准分子激光烧蚀组织中的肽键，虽然这些激光的相互作用的确切性质组织在进一步调查的需要仍然存在。 这项研究部分由一名从爱尔康科研补助金有限公司致谢感谢与白光干涉测量援助格雷格索耶。
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