Name: 生物医学植入物的石墨涂料 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-03-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 21 s
Description: 学习利用化学气相沉积法在镍钛合金表面生长并转移石墨烯涂层，通过内皮细胞和平滑肌细胞培养实验评估其血液相容性与细胞活性，为心血管植入物材料改性提供新方法。

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1. 镍钛合金的石墨烯涂层
<ol>
 <li>本研究中使用的石墨烯样品采用化学气相沉积法在铜（Cu）基底上生长，随后转移至4.5 mm2NiTi基底上。</li>
 <li>将铜箔（1 cm × 1 cm）置于1英寸石英管炉中，在50 sccm H2和450 sccm Ar气氛下加热至1,000 °C。</li>
 <li>随后，在不同流速下向炉内通入甲烷（1和4 sccm），持续20–30分钟。最后在持续通入H2、Ar和CH4的条件下将样品冷却至室温。</li>
 <li>接着，将铜箔以4,000 rpm的转速旋涂PMMA（用4%苯甲醚稀释），并在150 °C下热处理5分钟。通过使用Transene Inc.的CE-100蚀刻剂腐蚀铜箔，并用10% HCl和去离子水冲洗10分钟，获得附着在PMMA层上的石墨烯。</li>
 <li>将样品转移至NiTi基底（4.5 mm2）上，并在Ar（300 sccm）和H2（700 sccm）气氛中于450 °C退火2小时以去除PMMA。最后用丙酮清洗基底以溶解残留的PMMA，从而获得Gr-NiTi样品。所有Gr-NiTi样品的显微拉曼表征使用Dilor XY三光栅单色仪（采用100X物镜），激发光源为Ar+离子激光器的514.5 nm激光。</li>
</ol>
2. 体外 Gr-NiTi的毒性
大鼠主动脉内皮细胞（Cell Application Inc.）在经明胶包被的8孔载玻片上进行培养。为检测细胞生长情况，将未经处理的原始材料和Gr-NiT基底置于未经明胶包被的孔中。扫描电子显微镜图像使用日立S-4800型扫描电镜（SEM）获取。此外，大鼠主动脉平滑肌细胞作为对照组在CellBind 96孔板（Corning）中培养，培养基为杜氏改良伊格尔培养基（Dulbecco's Modified Eagle Medium, ATCC）。
<ol>
 <li>为检测细胞活力，将细胞（包括内皮细胞和平滑肌细胞）以每孔105个细胞的密度接种于含有原始NiTi、1 sccm或4 sccm Gr-NiTi基底的孔中，其中所述sccm值对应于化学气相沉积（CVD）生长石墨烯过程中所用的甲烷流量。细胞在37 °C、5% CO2的培养箱中培养至所需时间，每隔一天更换一次培养基。</li>
 <li>在终点时间点，移除培养基，并向每孔加入含有0.5 mg/ml噻唑蓝四氮唑溴化物（或购自Sigma公司的MTT）的新鲜培养基。随后将细胞继续孵育3小时。对于MTS检测，在最终时间点移除培养基，替换为120 μl MTS工作液（Cell Tier 96 Aqueous, Promega），并孵育3小时。</li>
 <li>接着，轻柔移除培养基，并向每孔加入100 ml二甲基亚砜（Sigma）。待MTT结晶溶解10分钟后，将溶液转移至另一块孔板。对于MTS检测，无需向孔中添加二甲基亚砜，直接将孔内液体转移至新孔板中。</li>
 <li>在490 nm波长下测定吸光度，并通过将各孔吸光度归一化至原始NiTi样品的平均吸光度来计算细胞活力百分比。每种样品类型至少重复五次。</li>
</ol>
3. 细胞形态的共聚焦显微镜研究
<ol>
 <li>为进行大鼠主动脉平滑肌细胞的共聚焦成像，将基底材料置于8孔载玻片（Thermo Scientific）中。细胞以每孔25,000个细胞的密度接种，并在37 °C、5% CO2条件下培养3天。</li>
 <li>用含4%甲醛的磷酸盐缓冲液固定细胞，固定时间为20分钟。</li>
 <li>用0.1% Triton-X处理细胞1分钟以进行透化。</li>
 <li>用Alexa Fluor 488鬼笔环肽（Life Technologies）对肌动蛋白进行染色。将200单位/毫升的Alexa Fluor 488鬼笔环肽100 μl加入1.9 ml磷酸盐缓冲液中。每孔加入250 μl染色液，染色45分钟后，用磷酸盐缓冲液洗涤两次。</li>
 <li>用含DAPI的VectaShield荧光封片剂（Vector Laboratories）封片以显示细胞核。使用Nikon共聚焦显微镜TI采集共聚焦图像。以未添加任何基底材料的细胞孔作为对照。</li>
</ol>
4. 蛋白质吸附研究
<ol>
 <li>在开始蛋白质吸附实验之前，使用卡尺测量基底的尺寸。对近似方形样品的每一边进行三次测量，并取平均值以获得长度和宽度。</li>
 <li>将每个样品（原始 NiTi、1sccm 和 4sccm Gr-NiTi）分别与 1 mg/ml 白蛋白的磷酸盐缓冲液（PBS）或 1 mg/ml 纤维蛋白原的 PBS 在室温下孵育 3 小时。</li>
 <li>将相似的样品与 200 μl 还原性上样缓冲液一起加入微量离心管中，并在沸水中加热 5 分钟。</li>
 <li>然后将样品用 Tris/Glycine/SDS 缓冲液（Bio-Rad）稀释，并在 4–15% Tris 聚丙烯酰胺电泳凝胶（Bio-Rad）中以 90 V 电压运行 100 分钟。</li>
 <li>随后用 SYPRO Red 对凝胶进行染色。将 SYPRO Red（Life Technologies）储存液用 7.5 v/v% 乙酸按 1:5,000 比例稀释，染色 60 分钟。</li>
 <li>使用 Flourchem SP（Alpha Innotech）成像凝胶。采用 ImageJ 软件对荧光强度进行定量分析。将每个样品的荧光强度根据基底总面积进行归一化处理，并比较纤维蛋白原吸附与白蛋白吸附的水平。</li>
</ol>
5. 蛋白质表达的蛋白质印迹分析
<ol>
 <li>通过 Western 印迹分析大鼠主动脉平滑肌细胞中的总肌动蛋白。将细胞以每孔 10,000 个细胞的密度接种于 96 孔板中。</li>
 <li>细胞培养三天后弃去培养基。使用RIPA缓冲液提取总蛋白，并采用标准BCA法（Lamda）测定总蛋白含量。</li>
 <li>样品用RIPA缓冲液稀释至相同浓度，然后在还原性上样缓冲液中煮沸5分钟。</li>
 <li>蛋白质通过4-15% Tris-聚丙烯酰胺凝胶进行分离 通过 以90 V电压电泳100分钟。使用Kaleidoscope蛋白标准品（Bio-Rad）测定蛋白质分子量。</li>
 <li>蛋白质被转移至PVDF膜，并用1%脱脂奶粉（Bio-Rad）溶液封闭。</li>
 <li>总肌动蛋白使用兔抗大鼠肌动蛋白抗体（Sigma）进行标记。一抗的检测采用BM化学发光试剂盒（Roche）。膜信号使用FlourChem SP成像设备采集，荧光强度通过ImageJ软件进行定量分析。荧光强度以未经处理的NiTi样品为基准进行归一化处理。</li>
</ol>

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<li>Bunch, J. S., Verbridge, S. S., Alden, J. S., vander Zande, A. M., Parpia, J. M., Craighead, H. G., McEuen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impermeable+atomic+membranes+from+graphene+sheets%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Impermeable atomic membranes from graphene sheets.</a> Nano Letters. 8 (8), 2458-2462 (2008).</li>
<li>Chen, S., Brown, L., Levendorf, M., Cai, W., Ju, S. -Y., Edgeworth, J., Li, X., Magnuson, C. W., Velamakanni, A., Piner, R. D., Kang, J., Park, J., Ruoff, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxidation+Resistance+of+Graphene-Coated+Cu+and+Cu%2FNi+Alloy%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Oxidation Resistance of Graphene-Coated Cu and Cu/Ni Alloy.</a> Acs Nano. 5 (2), 1321-1327 (2011).</li>
</ol>

未声明任何利益冲突。

生物相容性与细胞毒性： 化学气相沉积（CVD）方法制备出的多晶石墨烯样品模拟了铜晶粒的结构，如图1a所示。我们采用拉曼光谱确认了在1 sccm（4 sccm）样品上存在单层（少层）石墨烯（见图1b）。显然，1 sccm（4 sccm）样品表现出强烈（相对较弱）的G'峰，表明其为单层（少层）石墨烯。图1c展示了NiTi基底上少层石墨烯的原子力显微镜（AFM）图像。我们详细的测量结果显示，转移后的石墨烯层（Gr-NiTi）表面粗糙度Rq = 5 nm。众所周知，纳米结构的表面形貌会显著影响内皮细胞和平滑肌细胞的细胞形态及细胞骨架组装。这些细胞系会通过改变脂双层流动性来响应机械应力，这可能对蛋白质转位以及钙等激活因子进入细胞产生不利影响。更重要的是，细胞膜应力梯度的增加可改变细胞表面受体的构象和密度。为了研究石墨烯涂层对细胞应力梯度的影响，我们利用显微技术观察了平滑肌细胞和内皮细胞的形态。
如图2...

过去三十年见证了基于新材料的疗法和用于疾病治疗与诊断的设备的发现。新型合金材料，如镍钛诺（NiTi）和不锈钢，因其优异的机械性能，常被用于生物医学植入物的制造。1-3 然而，由于外源性材料的细胞毒性以及生物相容性和血液相容性问题，仍存在诸多挑战。这些合金的金属特性会导致金属离子溶出，当其与流动血液接触时（如导管、血管移植物、血管支架、人工心脏瓣膜），会引起细胞黏附性差、细胞增殖受限以及血栓形成，从而导致生物相容性和血液相容性不佳。 等等.). 1, 4, 5 蛋白质或活细胞与植入物表面的相互作用可能引发强烈的免疫反应，继而触发一系列生物化学反应，进而对器械功能产生不利影响。因此，有效调控生物医学植入物与其周围生物环境之间的相互作用至关重要。通常采用表面改性技术来减少或防止由植入材料引发的不良生理反应。理想的表面涂层应具备高附着强度、化学惰性、高光滑度以及良好的血液相容性和生物相容性。此前，已有多种材料被研究用于此目的，包括类金刚石碳（DLC）、SiC、TiN、TiO₂2 许多聚合物材料已被测试作为生物相容性植入物表面涂层。 1, 6-23 然而，这些材料仍然无法满足合适植入物表面涂层的全部功能标准。
原子级厚度层的发现 sp2 碳的一种单原子层二维同素异形体，即石墨烯，为新型多功能材料的开发开辟了道路。由于石墨烯具有化学惰性、原子级光滑表面以及高度耐久性，被认为有望成为理想的植入体表面涂层材料。本研究探讨了石墨烯作为生物医学植入体表面涂层的可行性。研究结果表明，石墨烯涂层镍钛合金（Gr-NiTi）满足所有功能性标准，并能显著促进平滑肌细胞和内皮细胞的生长，从而实现更优的细胞增殖效果。此外，我们发现Gr-NiTi表面的血清白蛋白吸附量高于纤维蛋白原。尤为重要的是：（i）通过详细的光谱学测量证实，石墨烯与纤维蛋白原之间不存在明显的电荷转移，表明石墨烯涂层可抑制植入体引发的血小板活化；（ii）石墨烯涂层未表现出任何显著的 体外 对内皮细胞和平滑肌细胞系无毒性，证实其具有生物相容性；（iii）石墨烯涂层在流动血液环境中化学性质稳定、耐久且不渗透。这些血液相容性和生物相容性特性，结合高强度、化学惰性和耐久性，使石墨烯涂层成为理想的表面涂层。

<table><tbody><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;试剂&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Dulbecco's Modified Eagle Medium</td><td>ATCC</td><td>30-2002</td><td></td></tr><tr><td>噻唑蓝四氮唑溴盐</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2128</td><td></td></tr><tr><td>CellTiter 96 Aqueous One 溶液细胞增殖检测试剂盒（MTS）</td><td>Promega</td><td>G3582</td><td></td></tr><tr><td>二甲基亚砜</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8418</td><td></td></tr><tr><td>36.5% 甲醛</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F8775</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td></td></tr><tr><td>Alexafluor 488 鬼笔环肽</td><td>Life Technologies</td><td>A12379</td><td></td></tr><tr><td>含 DAPI 的 VECTASHIELD 封片剂</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-1200</td><td></td></tr><tr><td>人血清白蛋白</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9511</td><td></td></tr><tr><td>人纤维蛋白原</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tris/Glycine/SDS</td><td>Bio-Rad</td><td>161-0732</td><td></td></tr><tr><td>Ready Gel Tris-HCl 凝胶</td><td>Bio-Rad</td><td>161-1158</td><td></td></tr><tr><td>乙酸</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>45726</td><td></td></tr><tr><td>SYPRO Red</td><td>Life Technologies</td><td>S-6653</td><td></td></tr><tr><td>蛋白低浓度 BCA 检测试剂盒</td><td>Lamda Biotech</td><td>G1003</td><td></td></tr><tr><td>Precision Plus Protein Kaleidoscope 标准品</td><td>Bio-Rad</td><td>161-0375</td><td></td></tr><tr><td>Immun-Blot PVDF 膜</td><td>Bio-Rad</td><td>162-0177</td><td></td></tr><tr><td>Blotting grade blocker 脱脂奶粉</td><td>Bio-Rad</td><td>170-6404XTU</td><td></td></tr><tr><td>兔源抗肌动蛋白抗体</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A2066</td><td></td></tr><tr><td>BM 化学发光 Western Blot 试剂盒（小鼠/兔）</td><td>Roche Applied Science</td><td>11520709001</td><td></td></tr><tr><td>RIPA 缓冲液</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>R0278</td><td></td></tr><tr><td>NiTi（51% Ni，49% Ti）</td><td>Alfa-Aesar</td><td>44953</td><td></td></tr><tr><td colspan="4">&lt;strong&gt;设备&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>Horiba JobinYvon</td><td>拉曼光谱仪</td><td>Dilor XY 98</td><td></td></tr><tr><td>Nikon</td><td>共聚焦显微镜</td><td>Eclipse TI 显微镜</td><td></td></tr><tr><td>Thermoscientific</td><td>酶标仪</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bio-Rad</td><td>电源</td><td>164-5050</td><td>PowerPac basic 电源</td></tr><tr><td>Bio-Rad</td><td>电泳槽</td><td>165-8004</td><td>Mini-PROTEAN tetra 电泳槽</td></tr><tr><td>Bio-Rad</td><td>凝胶支架盒</td><td>170-3931</td><td>Mini 凝胶支架盒</td></tr></tbody></table>

用于生物医学植入物的石墨烯涂层

Graphene Coatings for Biomedical Implants

原子级光滑的石墨烯作为表面涂层有望改善植入物性能。本文展示了一种在镍钛合金表面涂覆纳米级厚度石墨烯层的方法，适用于支架材料的应用。石墨烯在铜基底上生长 通过 采用化学气相沉积法在镍钛合金基底上生长石墨烯，随后将其转移至镍钛合金基底表面。为探究石墨烯涂层对生物学响应的影响，检测了大鼠主动脉内皮细胞和大鼠主动脉平滑肌细胞的细胞活力。此外，利用荧光共聚焦显微镜考察了石墨烯涂层对细胞黏附行为和形态的影响。细胞经肌动蛋白和细胞核染色后，原始镍钛合金样品与石墨烯涂层样品之间表现出明显差异。通过Western blot检测了大鼠主动脉平滑肌细胞的总肌动蛋白表达水平。采用凝胶电泳法测定血清白蛋白和纤维蛋白原的蛋白吸附特性，以评估潜在的血栓形成倾向。此外，利用拉曼光谱推断纤维蛋白原向基底的电荷转移情况。研究发现，镍钛合金基底上的石墨烯涂层满足支架材料的功能要求，并较未涂层镍钛合金改善了生物学响应。因此，石墨烯涂层镍钛合金是可用于支架材料的可行候选方案。

<img src="/files/ftp_upload/50276/50276fig1.jpg" alt="石墨烯合成：SEM 和拉曼光谱，显微图像显示石墨烯/NiTi 界面。" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 1"> 
 图 1. a) 在铜箔上通过化学气相沉积（CVD）生长的多晶石墨烯，其形貌仿照金属晶粒（比例尺：10 μm）。b) 流量为 1 sccm（4 sccm）时制备的石墨烯拉曼光谱显示强烈的（相对较弱的）G' 峰，表明所得石墨烯为单层（少层）结构。c) 转移至 NiTi 表面的石墨烯原子力显微镜（AFM）图像显示其表面粗糙度约为 5 nm。比例尺 = 500 nm。
<img src="/files/ftp_upload/50276/50276fig2.jpg" alt="免疫荧光显微...

石墨烯作为生物医学植入物的涂层材料具有潜在应用价值。在本研究中，我们展示了一种在镍钛合金表面涂覆纳米级厚度石墨烯层的方法，并探究了石墨烯可能如何影响植入物的生物学反应。

原子级光滑的石墨烯作为表面涂层有望改善植入物性能。本文展示了一种在镍钛诺合金上进行涂层的方法……

本实验的总体目标是展示一种方法，通过在金属形状记忆合金镍钛诺表面涂覆石墨烯，以改善血液接触型植入材料的血液相容性。该方法首先采用化学气相沉积法在铜箔上生长石墨烯；第二步是蚀刻去除铜箔，并将制备好的石墨烯转移至镍钛诺基底上。接下来，将使用石墨烯涂层的镍钛合金基底培养内皮细胞和平滑肌细胞。为了量化细胞相容性，另一项检测是通过将纤维蛋白原和白蛋白两种蛋白质固定在石墨烯涂层的镍钛合金基底上，以评估其血液相容性。最终，采用微拉曼光谱、共聚焦显微镜、体外细胞毒性实验以及SDS-PAGE蛋白质分析，证明石墨烯涂层的成功制备，并显示细胞形态改善、细胞活力提高以及血液相容性更佳。该技术相较于现有技术（如聚合物涂层）的主要优势在于，石墨烯涂层具有极高的耐久性和抗腐蚀性。该技术的应用前景可延伸至支架技术的优化改进，因为石墨烯固有的材料特性有望减少蛋白质吸附，并降低因蛋白质构象改变所引发的凝血因子激活。尽管本方法主要针对石墨烯涂层镍钛合金支架提供了研究依据，但同样也可应用于其他系统，如心脏瓣膜或导管。首先，将1厘米×1厘米的铜箔放入1英寸石英管炉中，在50 SCCM氢气和450 SCCM氩气氛围下加热至1000摄氏度。接着，在1000摄氏度条件下，以不同的流速向炉内通入1至4 SCCM的甲烷，持续20至30分钟。最后，在持续通入氢气、氩气和甲烷的条件下，将样品在炉内冷却至室温。从炉中取出样品后，将其切割成 4.5 毫米的正方形，使用 PMMA 与 4% Anole 稀释后的溶液在铜箔上以 4,000 RPM 的转速进行旋涂，随后在 150 摄氏度下热处理 5 分钟。使用 CE 100 蚀刻液蚀刻铜箔，直至铜箔完全被蚀刻。接着用 10% 盐酸冲洗 10 分钟，再用去离子水冲洗 10 分钟。将石墨烯样品转移至4.5平方毫米的镍钛诺基底上，以获得带有聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的石墨烯样品。随后在300 SCCM氩气和700 SCCM氢气氛围中于450摄氏度退火两小时。最后用丙酮清洗镍钛诺基底以溶解残留的PMMA，从而获得石墨烯-镍钛样品。开始进行毒性测试时，将纯态镍钛合金、单标准立方厘米（SCCM）或四标准立方厘米（SCCM）石墨烯-镍钛合金基底加入96孔板中，其中所述SCCM值对应于石墨烯化学气相沉积过程中所用的甲烷流量。随后，在部分含有纯态镍钛合金、1 SCCM或4 SCCM石墨烯-镍钛合金基底的孔中接种大鼠主动脉内皮细胞，密度为每孔10⁵个细胞。以类似方式，在另一组不同的孔中接种大鼠主动脉平滑肌细胞。将细胞在37摄氏度、5%二氧化碳条件下培养三天或七天，每隔一天更换一次培养基。在终点时间，移除含有平滑肌细胞的孔中培养基，并向每孔加入含有0.5毫克/毫升MTT的新鲜培养基。继续孵育细胞额外三小时。接下来，轻轻吸出培养基，每孔加入 100 µL 二甲基亚砜。待 MTT 结晶溶解 10 分钟后，将溶液转移至另一块孔板中。对于 MTS 检测，在实验终点时移除含有内皮细胞的孔中的培养基。加入 120 微升 MTS 溶液，孵育 3 小时。然后将孔内液体转移至新酶标板中。在 490 纳米处读取吸光度，并通过将吸光度归一化至原始镍钛诺样品的平均吸光度来确定细胞存活率百分比。每个样本至少重复此步骤五次。对于大鼠主动脉平滑肌细胞的共聚焦成像，将基底材料放入八孔载玻片中，留出一个孔作为空白对照。接着，将细胞以每孔25,000个细胞的密度接种至所有孔中，并在37°C和5%二氧化碳条件下培养三天。从载玻片上移除培养基后，用含4%多聚甲醛的PBS缓冲液将细胞固定在基质上，持续20分钟。用PBS洗涤，然后用0.1%Triton X处理1分钟以进行通透。PBS洗涤后，将100微升LOR 4 88 PHIN溶液加入1.9毫升PBS缓冲液中。用 250 微升 LOR 4 88 Phin 染色细胞 45 分钟，然后用 PBS 缓冲液洗涤两次。接着，使用含 dpi 的荧光封片介质对细胞核进行染色。使用尼康共聚焦 ti 采集共聚焦图像。在开始白蛋白和纤维蛋白原蛋白吸附实验之前，使用卡尺测量基底的尺寸。对于近似正方形样品的每一边，各测量三次并取平均值。为获得长度和宽度，将原始镍钛合金样品、单层石墨烯镍钛合金样品和四层石墨烯镍钛合金样品放入两个12中。在孔板中加入含有每毫升一毫克白蛋白的 PBS 缓冲液。将其中一块孔板置于室温下，并分别孵育三小时。用含有每毫升一毫克白蛋白的 PBS 缓冲液孵育三种样品类型。用 PBS 洗涤样品后，在室温下放置纤维蛋白原三小时，将相似样品合并于微量离心管中，加入 200 µL 还原性上样缓冲液，煮沸 5 分钟。用 T 甘氨酸 SDS 缓冲液与去离子水按 1:9 的体积比稀释样品，在 4–15% Tris-聚丙烯酰胺凝胶电泳胶中以 90 伏电泳 100 分钟。将 Spro red 储液用 7.5% 乙酸按 1:5,000 比例稀释。接下来，用稀释的 Spro Red 溶液对凝胶染色 60 分钟。用铝箔包裹以避光，使用 Fluor chem SP 成像系统对凝胶进行成像，并使用 Image J 软件定量荧光强度。然后将每个样品的荧光强度根据底物总面积进行归一化处理，并比较纤维蛋白原吸附与白蛋白吸附的情况。化学气相沉积法获得了多晶石墨烯样品，其形貌模拟了铜晶粒。采用拉曼光谱确认了一标准立方厘米每分钟（SCCM）和四标准立方厘米每分钟（SCCM）样品上单层石墨烯的存在。一 SCCM 样品表现出强烈的 G 峰，表明所制备的石墨烯为单层结构。相比之下，四 SCCM 样品的 G 峰相对较弱，证实了存在少数几层石墨烯。此处展示的是将石墨烯转移至镍钛合金基底后的原子力显微镜图像。对样品进行详细测量后，得到的表面粗糙度值约为五纳米。此处展示了平滑肌细胞在经控制的玻璃载片、原始镍钛合金基底、单标准立方厘米每分钟（SCCM）石墨烯-镍钛合金基底以及四标准立方厘米每分钟（SCCM）石墨烯-镍钛合金基底上生长的共聚焦光学显微镜图像。在两种石墨烯-镍钛合金表面，细胞均呈现密集且呈球形的形态，表明细胞形态更佳。MTT 和 MTS 检测结果表明，与原始镍钛合金相比，1 和 4 SCCM 的石墨烯-镍钛合金基底在平滑肌细胞活力方面无显著差异。MTS 检测显示，内皮细胞在培养三天后的细胞活力与对照组相比无显著差异。扫描电子显微镜图像显示，在原始镍钛合金基底上生长的内皮细胞分布稀疏且呈长条形，而在 1 和 4 SCCM 的石墨烯-镍钛合金基底上，细胞则呈椭圆形且排列密集。这些结果表明，石墨烯涂层可促进内皮细胞形成更佳的球形形态；与原始镍钛合金样品相比，1 SCCM 和 4 SCCM 石墨烯镍钛合金样品表现出较低的纤维蛋白原-白蛋白比值，提示石墨烯可提高血液相容性。纤维蛋白原的能级图与石墨烯的电子态密度图显示了费米能级的平衡。只有当纤维蛋白原分子的占据电子态与石墨烯镍钛合金的未占据电子态处于相同能级时，电子才能从纤维蛋白原转移至石墨烯镍钛合金。单层和少层石墨烯在室温下均为半金属，其费米能级处的电子密度较低，导致纤维蛋白原向石墨烯的电荷转移较弱。石墨烯的GB带线型或频率未发生任何变化，表明血浆蛋白向石墨烯的电荷转移较弱。通过曲线拟合得到的D带解卷积峰以黑色显示，以证明石墨烯作为植入物涂层的有效性和可行性。将一片石墨烯涂层的铜币暴露于5%过氧化氢中。铜币上涂有石墨烯的部分保持不变，而未覆盖的部分则被过氧化氢溶液染色。此外，将石墨烯涂层的镍钛诺浸入70%硝酸中后，其GB谱带频率未发生改变，证实石墨烯涂层具有极强的耐久性。此外，石墨烯镀层在石墨烯镍钛合金中显著降低了底层铜的X速率，表明石墨烯膜具有不透性。观看本视频后，您应能够充分掌握如何将石墨烯转移至生物医学植入物以改善其生物相容性。

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生物医学植入物的石墨涂料

细胞黏附性在生物材料研究和组织工程的多种方法中至关重要。本文介绍了一种利用湿化学法对重要聚合物聚四氟乙烯（PTFE）进行肽类表面修饰的逐步技术。...

湿化学法及聚四氟乙烯表面肽固定化以增强细胞黏附

本文描述了一种高通量微阵列方法，用于鉴定可减少细菌在医疗器械表面黏附的聚合物。...

用于医疗器械的细菌排斥聚合物高通量筛选

将导电纳米颗粒（如石墨烯纳米片）引入玻璃纤维复合材料中，可形成对应变敏感的本征导电网络。本文提出了几种基于在环氧基体中添加石墨烯纳米片或将其涂覆在玻璃纤维织物表面来制备应变传感器的方法。...

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三维石墨烯基多面体的制备 通过 折纸式自折叠

本文介绍了一种用于标记哺乳动物细胞膜蛋白并对样品进行石墨烯包覆以进行液相扫描透射电子显微镜观察的实验方案。该方案还可用于研究样品对辐射损伤的稳定性。...

用于液相电子显微镜的化学固定哺乳动物细胞石墨烯封装

本实验方案展示了电解质门控石墨烯场效应晶体管（EGGFET）生物传感器的构建及其在生物标志物免疫球蛋白G（IgG）检测中的应用。...

用于生物标志物检测的电解质门控石墨烯场效应晶体管的开发与功能化

本方案描述了在进行表面修饰处理时操作硅平面皮层内微电极的工具 通过...

硅平面皮层内微电极表面处理工具

在本论文中，我们展示了含有石墨烯的生物杂化水凝胶生物墨水的制备方法，用于外周组织工程。利用这种3D生物杂化材料，实施干细胞的神经分化方案。这可能是将类似生物材料推向临床应用的重要一步。...

基于石墨烯的三维生物杂化水凝胶生物墨水的制备与表征及其在外周神经工程中的应用

采用溶液相合成法制备了石墨烯纳米带与羟基磷灰石纳米颗粒的新型纳米复合材料。这类杂化材料在生物活性支架中的应用，可在组织工程和骨再生领域展现出潜在应用价值。...

石墨烯-羟基磷灰石纳米复合材料的合成及其在骨组织工程中的潜在应用

本文介绍了氧化石墨烯/铜（GO/Cu）纳米复合材料作为一种抗菌纳米材料。评估了GO/Cu纳米复合材料对耐药性革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗菌效果。...

抗菌型氧化石墨烯/铜纳米复合材料的制备

学习利用化学气相沉积法在镍钛合金表面生长并转移石墨烯涂层，通过内皮细胞和平滑肌细胞培养实验评估其血液相容性与细胞活性，为心血管植入物材料改性提供新方法。

用于生物医学植入物的石墨烯涂层

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