Revêtements de graphène pour les implants biomédicaux

Résumé

Graphène présente un potentiel en tant que matériau de revêtement pour des implants biomédicaux. Dans cette étude, nous démontrons une méthode pour les alliages de nitinol revêtement avec des couches de graphène nanométriques d'épaisseur et de déterminer comment le graphène peut influencer la réponse implant.

Résumé

Graphène atomiquement lisse comme un revêtement de surface a un potentiel pour améliorer les propriétés d'implants. Cela démontre une méthode pour les alliages de nitinol revêtement avec des couches de graphène nanométriques d'épaisseur pour les applications comme matériau de stent. Le graphène a été cultivé sur des substrats de cuivre par dépôt chimique en phase vapeur, puis transférés sur des substrats en nitinol. Afin de comprendre comment le revêtement graphène pourrait modifier la réponse biologique, la viabilité cellulaire des cellules endothéliales aortiques de rat et des cellules de rat muscle lisse aortique a été étudiée. En outre, l'effet de graphène-revêtements sur l'adhésion cellulaire et de morphologie a été étudiée avec la microscopie confocale fluorescente. Les cellules ont été colorées pour l'actine et des noyaux, et il y avait des différences notables entre les échantillons nitinol vierges par rapport aux graphène enduits échantillons. L'expression d'actine total à partir de cellules musculaires de rat lisses aortiques a été trouvé en utilisant western blot. Protéines caractéristiques d'adsorption, un indicateur de thrombogénicité potentielle, were déterminée pour le fibrinogène et l'albumine sérique par électrophorèse sur gel. En outre, le transfert de charge à partir du fibrinogène au substrat a été déduite en utilisant la spectroscopie Raman. Il a été constaté que le revêtement de graphène sur substrats nitinol satisfait aux exigences fonctionnelles pour un stent et amélioré la réponse biologique par rapport aux non couché nitinol. Ainsi, le graphène enduit de nitinol est un candidat viable pour un matériau de stent.

Introduction

Les trois dernières décennies ont vu la découverte de nouveaux matériaux à base de thérapies et dispositifs pour le traitement des maladies et des diagnostics. Les alliages nouveaux tels que le nitinol (NiTi) et en acier inoxydable sont souvent utilisés dans la fabrication implant biomédical en raison de leurs propriétés mécaniques supérieures ^1-3. Toutefois, de nombreux défis restent dus à la cytotoxicité matériel exogène, bio-et d'hémo-compatibilité. La nature métallique des alliages de ces résultats en faible bio-et hémocompatibilité en raison de la lixiviation des métaux, le manque d'adhérence cellulaire, la prolifération et la thrombose quand ....

Protocole

1. Graphène revêtement de NiTi

1. Les échantillons de graphène utilisés dans cette étude ont été cultivées sur cuivre (Cu) des substrats en utilisant la technique de dépôt chimique en phase vapeur, et ensuite transférés à 4,5 mm ² substrats NiTi.
2. Cu feuilles (1 cm x 1 cm) ont été placés dans un four tubulaire 1 po quartz et chauffés à 1.000 ° C en présence de 50 sccm de H ₂ et 450 sccm d'Ar.
3. Ensuite, le méthane (1 et 4 sccm) a été introduit dans le four à différents débits de 20-30 min. Les échantillons ont été finalement refroidi à la température ambiante sous un courant d'H _2, Ar et CH _4.

Résultats

. Figure 1 un graphène) CVD polycristallin Cu feuilles cultivé sur imite les grains cristallins métalliques (barre d'échelle: 10 um). b) spectre Raman de 1 sccm (4 sccm) graphène monocouche montre bande indiquant intense (relativement faible) G '(couche peu) la nature telle qu'elle est préparée de graphène. c) image AFM de graphène transférée sur NiTi présente une rugosité de ~ 5 nm. .......

Discussion

Biocompatibilité et la cytotoxicité: Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) a donné des échantillons polycristallins de graphène qui imitaient des grains cristallins Cu, comme le montre la figure 1a. Nous avons utilisé la spectroscopie Raman pour confirmer la présence d'une monocouche (couche de quelques-uns) graphène sur 1 sccm (4 sccm) échantillons (voir figure 1b). Il est clair, 1 sccm (4 sccm) échantillons présentent bande indicative de monocouche intense (relativement.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
			Réactif
Eagle modifié par Dulbecco moyen	ATCC	30-2002
Thiazolyle tétrazolium bleu	Sigma-Aldrich	M2128
CellTiter 96 aqueuse un essai de prolifération cellulaire solution (MTS)	Promega	G3582
Le diméthylsulfoxyde	Sigma-Aldrich	D8418
Formaldéhyde 36,5%	Sigma-Aldrich	F8775
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T8787
AlexaFluor 488 phalloïdine	Life Technologies	A12379
Vectashield milieu de montage avec DAPJe	Vector Laboratories	H-1200
L'albumine sérique humaine	Sigma-Aldrich	A9511
Le fibrinogène humain
Tris / Glycine / SDS	Bio-Rad	161-0732
Prêt gel Tris-HCl Gel	Bio-Rad	161-1158
L'acide acétique	Sigma-Aldrich	45726
SYPRO Rouge	Life Technologies	S-6653
Protéines dosage BCA bas	Lamda Biotech	G1003
Precision Plus norme Kaléidoscope protéines	Bio-Rad	161-0375
Immun-Blot membrane de PVDF	Bio-Rad	162-0177
Buvard qualité bloqueur non gras du lait en poudre	Bio-Rad	170-6404XTU
Anti-actine anticorps produit chez le lapin	Sigma-Aldrich	A2066
Chimiluminescence BM kit Western Blot (souris / lapin)	Roche Applied Science	11520709001
Tampon RIPA	Sigma-Aldrich	R0278
NiTi (Ni 51%, 49% Ti)	Alfa Aesar-	44953
			Équipement
Horiba JobinYvon	Raman spectromètre	Dilor XY 98
Nikon	Microscope confocal	Eclipse TI microscope
Thermoscientific	Lecteur de plaque
Bio-Rad	Alimentation	164-5050	Alimentation électrique de base PowerPac
Bio-Rad	Cellule d'électrophorèse	165-8004	Mini-PROTEAN cellule tétra
Bio-Rad	Cassette support de gel	170-3931	Minicassette support de gel