생명을 주입 Graphene 코팅
Summary
Graphene은 생물 의학 임플란트의 코팅 소재로 가능성을 제공합니다. 이 연구에서 우리는 graphene의 나노 미터 두께의 레이어 코팅 nitinol 합금하는 방법을 설명하고 graphene은 임플란트 응답에 영향을 미칠 수 있는지 결정합니다.
Abstract
표면 코팅 등의 Atomically 부드러운 graphene은 임플란트 속성을 개선 할 가능성이 있습니다. 이 스텐트 소재로 응용 프로그램에 대한 graphene의 나노 미터 두께의 레이어 코팅 nitinol 합금하는 방법을 보여줍니다. Graphene은 화학 기상 증착을 통해 구리 기판에 성장하고 nitinol 기판에 양도되었습니다. graphene 코팅 생물학적 응답을 변경할 수 있는지 이해하기 위해 쥐의 대동맥 내피 세포와 쥐의 대동맥 평활근 세포의 세포 생존 능력을 조사했다. 또한, 세포 부착과 형태에 graphene-코팅의 효과는 형광 공 촛점 현미경으로 조사되었다. 셀은 고를 및 핵에 물들, 그리고 graphene 코팅 샘플에 비해 깨끗한 nitinol 샘플 사이의 눈에 띄는 차이가 있었다. 쥐 대동맥 평활근 세포에서 총 고를 표현은 서부 얼룩를 사용하여 발견되었습니다. 단백질 흡착 특성, 잠재적 thrombogenicity에 대한 지표, w오히려이 겔 전기 영동과 혈청 알부민과 피브리노겐에 대한 결정. 또한, 피브리노겐의 기판에 전하의 전송이 라만 분광법을 사용하여 추론했다. 그것은 nitinol 기판에 graphene 코팅 스텐트 재료의 기능적 요구 사항을 충족하고 코팅 nitinol에 비해 생물학적 반응을 향상 것을 발견했다. 따라서, graphene 코팅 nitinol은 스텐트 물질에 대한 가능한 후보입니다.
Introduction
지난 30 년은 새로운 자료를 기반 테라피와 질병 치료 및 진단을위한 장치의 검색을 수 차례 보아왔다. 이러한 nitinol (NiTi) 및 스테인레스 스틸 등의 소설 합금 재료는 종종 우수한 기계적 특성으로 인해 바이오 메디컬 임플란트 제조에 사용됩니다. 1-3 단, 많은 도전이 외인성 물질 세포 독성으로 인해 유지, 바이오 및 hemo 호환성. 이러한 합금 결과의 금속 자연 가난한 바이오 및 금속 침출, 세포 접착의 부족, 확산, 그리고 혈전증가 흐르는 혈액 (예 : 카테터, 혈관 이식, 혈관 stents, 인공 심장 판막 등과 접촉으로 인해 hemocompatibility 등.) 1., 4, 5 단백질 또는 임플란트 표면과 살아있는 세포의 상호 작용에 부정적인 장치 기능에 영향을 미칠 수있는 강력한 면역 반응 및 생화학 반응의 장인이 폭포 될 수 있습니다. 따라서 pertin입니다생명 의학 이식과 그 주변의 생물 환경 사이의 상호 작용에 대한 제어를 달성하기위한 다닐. 표면 수정은 종종 임플란트 재료에서 발생하는 불리한 생리적 반응을 줄이거 나 방지하기 위해 사용된다. 이상적인 표면 코팅은 높은 접착 강도, 화학 자 동력이 없음, 높은 부드러움, 좋은 hemo과 biocompatibility가 예상된다. 이전, 다이아몬드와 같은 탄소 (DLC), SiC를, 주석, 티오 2 여러 고분자 재료 등 각종 자료는 바이오 호환 임플란트 표면 코팅으로 테스트되었습니다. 1, 6-23는 그러나 이러한 자료는 아직 모두 충족 할 수없는 경우입니다 적절한 임플란트 표면 코팅을위한 기능 기준.
graphene로 알려진 SP 2 탄소의 원자 두꺼운 층의 발견은 새로운 다기능 재료의 개발을 위해 문을 열었습니다. Graphene은 그 이후 임플란트 표면 코팅을위한 이상적인 후보가 될 것으로 예상된다, 화학적으로 불활성 atomically 부드럽고 매우 내구성이 있습니다. 이 편지에서 우리는 생명 의학 임플란트의 표면 코팅로 graphene의 생존을 조사. 우리의 연구는 graphene 코팅 nitinol (GR-NiTi)는 기능 기준을 모두 충족하는지 보여주고 추가로 우수한 부드러운 근육과보다 나은 세포 증식으로 이어지는 내피 세포의 성장을 지원합니다. 우리는 또한 GR-NiTi에있는 혈청 알부민 흡착이 피브리노겐보다 더 높은 것을 발견했습니다. 중요한 것은,은 (i)의 자세한 spectroscopic 측정 (II) graphene 코팅이 확인 내피와 평활근 세포 라인에 대한 체외 독성에 의미있는 전시하지 이식에 의해 혈소판 활성화를 억제하는 그 graphene 코팅을 제안 graphene과 피브리노겐 사이에 무료 전송의 부족을 확인 자신의 biocompatibility는 그리고 (iii) graphene 코팅 화학, 불활성 내구성과 혈액 환경을 흐르는에 불 투과성 있습니다. 높은 성과 함께이 hemo 및 biocompatible 특성,rength, 화학 자 동력이 없음과 내구성은 이상적인 표면 코팅으로 graphene 코팅을 렌더링합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biocompatibility 및 세포 독성 : 화학 기상 증착 (CVD) 메소드는 그림 1a에 도시 된 바와 같이 잘라 내기 크리스탈 입자를 했었 다결정 graphene 샘플을 굴복. 우리는 하나 sccm (4 sccm) 샘플 (그림 1b 참조) monolayer (몇 층) graphene의 존재를 확인하기 위해 라만 분광법을 고용. 분명, 1 sccm (4 sccm) 샘플 monolayer를 나타내는 강렬한 (비교적 약한) G '밴드 (몇 층) graphene을 나타냅니다. …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Reagent | |||
| Dulbecco’s Modified Eagle Medium | ATCC | 30-2002 | |
| Thiazolyl blue tetrazolium bromide | Sigma-Aldrich | M2128 | |
| CellTiter 96 Aqueous One solution cell proliferation assay (MTS) | Promega | G3582 | |
| Dimethyl sulfoxide | Sigma-Aldrich | D8418 | |
| 36.5% formaldehyde | Sigma-Aldrich | F8775 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
| Alexafluor 488 phalloidin | Life Technologies | A12379 | |
| VECTASHIELD mounting medium with DAPI | Vector Laboratories | H-1200 | |
| Human serum albumin | Sigma-Aldrich | A9511 | |
| Human fibrinogen | |||
| Tris/Glycine/SDS | Bio-Rad | 161-0732 | |
| Ready Gel Tris-HCl Gel | Bio-Rad | 161-1158 | |
| Acetic acid | Sigma-Aldrich | 45726 | |
| SYPRO Red | Life Technologies | S-6653 | |
| Protein low BCA assay | Lamda Biotech | G1003 | |
| Precision Plus Protein Kaleidoscope Standard | Bio-Rad | 161-0375 | |
| Immun-Blot PVDF membrane | Bio-Rad | 162-0177 | |
| Blotting grade blocker non-fat dry milk | Bio-Rad | 170-6404XTU | |
| Anti-actin antibody produced in rabbit | Sigma-Aldrich | A2066 | |
| BM Chemiluminescence Western Blotting kit (mouse/rabbit) | Roche Applied Science | 11520709001 | |
| RIPA buffer | Sigma-Aldrich | R0278 | |
| NiTi (51% Ni, 49% Ti) | Alfa-Aesar | 44953 | |
| Equipment | |||
| Horiba JobinYvon | Raman spectrometer | Dilor XY 98 | |
| Nikon | Confocal microscope | Eclipse TI microscope | |
| Thermoscientific | Plate reader | ||
| Bio-Rad | Power supply | 164-5050 | PowerPac basic power supply |
| Bio-Rad | Electrophoresis cell | 165-8004 | Mini-PROTEAN tetra cell |
| Bio-Rad | Gel holder cassette | 170-3931 | Mini gel holder cassette |
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