Grafen biyomedikal implantlar için kaplama malzemesi olarak potansiyel sunmaktadır. Biz bu çalışmada grafen nanometre kalınlığında tabakalar ile kaplama nitinol alaşımları için bir yöntem göstermek ve grafen implant yanıtı etkilememektedir nasıl belirler.
Bir yüzey kaplama olarak atomik olarak pürüzsüz grafen implant özelliklerini geliştirmek için bir potansiyele sahiptir. Bu malzeme, bir stent gibi uygulamalar için grafen nanometre kalınlığındaki tabakalar ile kaplama nitinol alaşımlar için bir yöntemi gösterir. Grafen kimyasal buhar biriktirme yoluyla bakır yüzeylerde yetiştirilen ve sonra nitinol yüzeylere transfer edildi. Grafen kaplama biyolojik yanıt nasıl değiştirebileceğini anlamak için, sıçan aort endotel hücreleri ve sıçan aorta düz kas hücrelerinin hücre canlılığı araştırıldı. Ayrıca, hücre adezyon ve morfolojisi üzerine grafen-kaplamaların etkisi floresan konfokal mikroskobu ile incelendi. Hücreler aktin ve çekirdekler için lekeli ve grafen kaplı numuneler karşılaştırıldığında bozulmamış nitinol örnekler arasında belirgin farklılıklar vardı. Sıçan aorta düz kas hücrelerinden Toplam aktin ekspresyonu western blot kullanılarak bulunmuştur. Protein adsorpsiyon karakteristikleri, potansiyel trombojenitesine için bir gösterge, were jel elektroforezi ile serum albümin ve fibrinojen için belirlenir. Ayrıca, fibrinojen dan substrat yük devri Raman spektroskopisi kullanılarak sonucuna varıldı. Bu, nitinol yüzeyler üzerinde grafen kaplama bir stent malzeme için işlevsel şartları yerine ve kaplanmamış nitinol nazaran biyolojik tepki gelişmiş olduğu bulunmuştur. Böylece, grafen-kaplamalı nitinol stent malzeme için uygun bir adaydır.
Son üç yılda yeni malzemeler temelli tedaviler ve hastalığın tedavi ve teşhis için cihazların keşif tanık olduk. Bu tür nitinol (NiTi) ve paslanmaz çelik gibi yeni alaşımlı malzemeler genellikle üstün mekanik özellikleri nedeniyle biyomedikal implant imalatında kullanılır. 1-3 Ancak, çeşitli zorluklar ekzojen malzeme sitotoksisiteye bağlı kalır, ve biyo-hemo uyumluluğu. Bu alaşımların sonuç metalik doğa zayıf biyo-ve metal liç, hücre adezyon eksikliği, proliferasyon ve tromboz bu akan kan (örneğin kateter, kan damarı, vasküler stentler, yapay kalp kapakçıkları gibi temas nedeniyle hemokompatibilite vb.). 1, 4, 5 ya da proteinler implant yüzey ile canlı hücre etkileşim olumsuz cihaz işlevselliği etkileyebilir, güçlü bir bağışıklık tepkisi ve biyokimyasal reaksiyonların ardından gelen çağlayan yol açabilir. Bu nedenle, bir pertinbiyomedikal implantlar ve çevresindeki biyolojik çevre arasındaki etkileşimler üzerinde kontrol elde etmek için ent. Yüzey modifikasyonu sık sık implant kaynaklanan istenmeyen fizyolojik tepki azaltmak veya önlemek için kullanılır. İdeal bir yüzey kaplama, yüksek yapışma gücü, kimyasal olarak inert, yüksek pürüzsüzlük ve iyi hemo-ve biyouyumluluk sahip olması bekleniyor. Daha önce, elmas benzeri karbon (DLC), SiC, TiN, TiO 2 ve birçok polimer malzemeler de dahil olmak üzere çok sayıda malzeme biyo-uyumlu implant yüzey kaplama olarak sınanmıştır. 1, 6-23 Ancak, bu malzemelerin hala tüm karşılamak mümkün değildir Uygun bir implant yüzey kaplaması için işlevsel kriterleri.
Grafen olarak bilinen sp 2 karbon, atomu üzerinden tabaka kalınlığında bir buluş yeni fonksiyonlu malzemelerin geliştirilmesi için açılmıştır. Grafen o zamandan beri implant yüzey kaplaması için ideal bir aday olması beklenmektedir, kimyasal olarak inert atomik olarak pürüzsüz ve son derece dayanıklıdır. Bu mektupta, biz biyomedikal implantlar için bir yüzey kaplama olarak grafen canlılığı araştırıyoruz. Çalışmalarımız grafen kaplamalı nitinol (Gr-NiTi) fonksiyonel kriterlerine tamamen uygun olduğunu göstermek ve ayrıca mükemmel düz kas ve daha iyi hücre çoğalması yol açan endotelyal hücre büyümesini destekler. Biz de Gr-NiTi üzerindeki serum albümin adsorpsiyon fibrinojen daha yüksek olduğunu bulmak. Önemlisi, (i) bizim spektroskopik (ii) grafen kaplamalar doğrulayan endotelyal ve düz kas hücre hatları için in vitro toksisite açısından anlamlı bir sergi yok, implantlar tarafından trombosit aktivasyonu inhibe ettiğini grafen kaplama düşündüren grafen ve fibrinojen arasındaki yük transferi eksikliği doğruladı biyouyumlu, ve (iii) grafen kaplamaların kimyasal olarak inert, sağlam ve çevre kan akışı içinde sızdırmaz bulunmaktadır. Yüksek st birlikte bu hemo-ve biyouyumlu özellikleri,rength, kimyasal olarak inert ve dayanıklılık, ideal bir yüzey kaplaması olarak grafen kaplamalar kılıyor.
Biyouyumluluk ve sitotoksisite: kimyasal buhar biriktirme (CVD) yöntemi Şekil 1a gösterildiği Cu kristal taneleri, taklit polikristal grafen örnekleri vermiştir. Biz 1 sccm (4 sccm) örnekleri (Şekil 1b bakınız) tek tabaka (birkaç katmanı) grafen varlığını doğrulamak için Raman spektroskopisi kullanılmıştır. Açıkçası, 1 sccm (4 sccm) örnekleri monolayer göstergesidir yoğun (nispeten daha zayıf) G 'bant (birkaç tabaka) grafen sergilerler. <stron…
The authors have nothing to disclose.
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 |