ציפוי גרפן עבור שתלים ביו

המטרה הכוללת של הליך זה היא להדגים שיטה לציפוי סגסוגת זיכרון בצורת מתכת ניטינול בגרפן לשיפור תאימות ההמו בחומרי שתלים המגעים עם הדם. זה מושג על ידי גידול גרפן ראשון על רדיד נחושת באמצעות שקיעת אדים כימית. השלב השני הוא לחרוט את רדיד הנחושת ולהעביר את הגרפן המוכן למצעי ניטינול.

לאחר מכן, מצעי הניטינול המצופים בגרפן משמשים לתרבית תאי אנדותל ותאי שריר חלק. כדי לכמת תאימות ציטו, בדיקה נוספת היא לבדוק תאימות המו על ידי קידוד שני החלבונים, פיברינוגן ואלבומין על מצעי הניטינול המצופים גרפן. בסופו של דבר, ספקטרוסקופיה מיקרו רמין, מיקרוסקופיה קונפוקלית במבחני ציטוטוקסיות במבחנה וניתוח חלבון עמוד SDS משמשים להצגת ציפוי גרפן מוצלח, מורפולוגיה משופרת של התאים, כדאיות תאים משופרת ותאימות טובה יותר להמו.

היתרון העיקרי של טכניקה זו או טכניקות קיימות כמו ציפוי פולימרי, הוא שציפויי גרפן עמידים במיוחד ועמידים בפני קורוזיה. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על שיפור המקור של טכנולוגיות סטנטים מכיוון שתכונות החומר הטבועות בגרפן צפויות להפחית את ספיגת החלבון ולהפחית את הפעלת גורמי הקרישה עקב שינוי אישור החלבון. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה: לתוך גרפן, סטנטים של ניטינול מצופים גרפן יכולים לשמש גם למערכות אחרות, כגון מסתמי לב או צנתרים.

כדי להתחיל, הניחו רדיד נחושת של סנטימטר על סנטימטר אחד בתנור צינור קוורץ בגודל אינץ' אחד וחממו ל-1000 מעלות צלזיוס בנוכחות 50 SCCM של מימן ו-450 SCC CM של ארגון. לאחר מכן, הכניסו SCCM אחד וארבעה SCCM של מתאן לתנור של 1000 מעלות צלזיוס בקצבי זרימה שונים למשך 20 עד 30 דקות. מצננים את הדגימות לטמפרטורת החדר בתוך התנור תחת מימן ארגון ומתאן זורמים.

לאחר הוצאת הדגימות מהתנור, חותכים אותן לריבועים של 4.5 מילימטר ומשתמשים ב-PMMA מדולל ב-4% אנול כדי לסובב את רדיד הנחושת ב-4,000 סל"ד, ולאחר מכן טיפול בחום למשך חמש דקות ב-150 מעלות צלזיוס. חרטו את רדיד הנחושת באמצעות תחריט CE 100 עד שנייר הנחושת נחרט במלואו. שוטפים פנימה 10% חומצה הידרוכלורית למשך 10 דקות, ואז במים נטולי יונים למשך 10 דקות.

כדי להשיג את דגימת הגרפן PMMA העבירו את דגימות הגרפן למצעי ניטינול של 4.5 מילימטר רבוע. לאחר מכן ב-450 מעלות צלזיוס ב-300 SCCM ארגון ו-700 SCCM מימן למשך שעתיים. כדי להסיר את ה-PMMA, לבסוף שטפו את מצעי הניטינול באצטון כדי להמיס את שאריות ה-PMMA כדי לקבל את דגימת הגרפן ניקל טיטניום.

כדי להתחיל בבדיקות הרעילות, הוסף ניטינול טהור SCCM אחד או ארבעה מצעי ניטינול גרפן SCCM ל-96 לוחות באר שבהם ה-SCCM המוצהר מתאים לזרימת המתאן המשמשת בגידול תצהיר האדים הכימי של גרפן. הזרע הבא תאי אנדותל אבי העורקים של חולדה ב-10 עד 5 תאים לבאר בחלק מהבארות המכילות ניטינול בתולי SCCM אחד או ארבעה SCCM. מצעי ניטינול גרפן, תאי שריר חלק אבי העורקים של חולדות זרעים באופן דומה בקבוצה אחרת של בארות.

גדל את התאים במשך שלושה ימים או שבעה ימים באינקובטור בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס ו-5% פחמן דו חמצני מחליף מדיה כל יומיים. בנקודת הזמן הסופית, הסר את המדיה מהבארות המכילות תאי שריר חלק והוסף מדיה טרייה המכילה 0.5 מיליגרם למיליליטר MTT לכל אחת. ובכן דגרו על התאים למשך שלוש שעות נוספות.

לאחר מכן, הסר בעדינות את המדיה והוסף 100 מיקרוליטר דימתיל סולפוקסיד לכל באר. לאחר מתן 10 דקות להתמוססות גבישי ה-MTT, העבירו את התמיסה לצלחת באר אחרת. עבור בדיקת MTS, הסר מדיה מהבארות המכילות תאי אנדותל בנקודת הזמן הסופית.

מחליפים ב -120 מיקרוליטר תמיסת MTS ודוגרים למשך שלוש שעות. ואז העבירו את תכולת הבאר לצלחת חדשה. קרא את הסופג ב-490 ננומטר וקבע את אחוז הכדאיות על ידי נורמליזציה של הספיגה הממוצעת של דגימת הניטינול הטהורה.

חזור על שלב זה לפחות חמש פעמים עבור כל דגימה. להדמיה קונפוקלית של תאי שריר חלק באבי העורקים של חולדות, הנח את המצעים בשקופית של שמונה חדרים, והשאיר תא אחד ריק כבקרה. לאחר מכן, זרעו את התאים בכל החדרים ב-25,000 תאים לתא ודגרו במשך שלושה ימים ב-37 מעלות צלזיוס ו-5% פחמן דו חמצני.

לאחר הוצאת המדיה מהשקופיות, הדביקו את התאים על המצע עם 4% פורמלדהיד במאגר PBS למשך 20 דקות. יש לשטוף עם PBS, ולאחר מכן לחלחל עם 0.1% טריטון X למשך דקה אחת. לאחר שטיפה עם PBS, הוסף 100 מיקרוליטר של תמיסת LOR 4 88 PHIN ל -1.9 מיליליטר של מאגר PBS.

כדי לדמיין אקטון מכתים את התאים ב -250 מיקרוליטר של LOR 4 88 Phin למשך 45 דקות, ולאחר מכן שוטפים פעמיים עם מאגר PBS. לאחר מכן, צבעו את הגרעינים במדיום הרכבה פלואורסצנטי המכיל dpi. אסוף תמונות קונפוקליות באמצעות tikon confocal ti.

לפני שמתחילים בניסויי ספיגת חלבון אלבומין ופיברינוגן, יש למדוד את מידות המצע בעזרת מחוגה. קח שלוש מדידות עבור כל צד של הדגימות המרובעות בערך וממוצע. כדי לקבל את האורך והרוחב, הנח את דגימת הניטינול הטהורה, את דגימת הניטינול SCCM גרפן ואת ארבעת דגימת הגרפן ניטינול של SCCM לשניים 12.

צלחות באר מוסיפות מאגר PBS המכיל מיליגרם אחד למיליליטר אלבומין. מוסיפים את טמפרטורת החדר לאחת הצלחות ודוגרים שלוש שעות בנפרד. דגרו את שלושת סוגי הדגימות עם מאגר PBS המכיל מיליגרם אחד למיליליטר.

פיברינוגן בטמפרטורת החדר למשך שלוש שעות לאחר שטיפת דגימות עם PBS, שלב את הדגימות הדומות בצינור מיקרו צנטריפוגה עם 200 מיקרוליטר של מאגר דגימה מפחית והרתיח במשך חמש דקות. לדלל את הדגימות ביחס נפח לנפח של 1 עד 9 של מאגר T גליצין SDS למים נטולי יונים ולהעביר דרך ג'ל אלקטרופורזה של 4 עד 15% tris poly acrylamide ב-90 וולט למשך 100 דקות. לדלל תמיסת מלאי אדום spro ביחס של 1 ל-5,000 בחומצה אצטית של 7.5%.

לאחר מכן, מכתימים את הג'לים למשך 60 דקות בתמיסה האדומה המדוללת. עטפו בנייר אלומיניום כדי להגן על ה-spro red מפני ג'ל תמונה בהיר באמצעות Fluor chem SP וכימתו את עוצמת הפלואורסצנט באמצעות תוכנת Image J. לאחר מכן נרמל את עוצמת הפלואורסצנט מכל דגימה לפי השטח הכולל של המצע והשווה את ספיגת הפיברינוגן לספיגת אלבומין.

שיטת שקיעת האדים הכימית הניבה דגימות גרפן פולי-גבישי המחקות גרגרי גביש נחושת ספקטרוסקופיה של ראמן שימשה לאישור נוכחות של גרפן חד-שכבתי על SCCM אחד וארבע דגימות SCCM. דגימת SCCM אחת מציגה רצועת GPR אינטנסיבית המציינת את האופי החד-שכבתי של הגרפן המוכן. לעומת זאת, דגימת ארבעת ה-SCCM מציגה רצועת GPR חלשה יחסית, המאשרת את נוכחותן של כמה שכבות של גרפן בתמונה כאן היא תמונת מיקרוסקופ כוח אטומי של גרפן המועברת על מצעי ניטינול.

מדידות מפורטות של הדגימה הניבו ערך של חספוס פני השטח של כחמישה ננומטרים. המוצג. להלן תמונות המיקרוסקופיה האופטית הקונפוקלית עבור תאי שריר חלק הגדלים על שקופית זכוכית מבוקרת על מצעי ניטינול בתוליים על מצע ניטינול גרפן SCCM אחד, ועל ארבעה מצעי ניטינול גרפן SCCM. התאים צפופים וכדוריים על שני משטחי ניטינול גרפן, מה שמדגים מורפולוגיה טובה יותר של התאים.

מבחני MTT ו-MTS מראים כי אחד וארבעה מצעי ניטינול גרפן SCCM אינם מציגים הבדל משמעותי בכדאיות תאי השריר החלק ביחס לניטינול בתולי. מבחני MTS מראים כי כדאיות התאים בשלושה ימים עבור תאי האנדותל לא הייתה שונה באופן משמעותי מקבוצת הביקורת. תמונות מיקרוסקופ האלקטרונים הסורק מראות שתאי האנדותל הגדלים על מצעי ניטינול בתוליים הם דלילים ומוארכים בעוד שהם אליפסואידים וצפופים על מצע ניטינול גרפן אחד וארבעה SCCM.

תוצאות אלו מדגימות כי ציפויי גרפן מובילים למורפולוגיה טובה יותר של תאים כדוריים של תאי אנדותל, האחד SCCM וארבע דגימות ניטינול גרפן SCCM מציגים יחס אלבומין פיברינוגן נמוך ביחס לדגימת הניטינול הטהור, מה שמרמז על תאימות טובה יותר להמו הנובעת מגרפן. שיווי המשקל של רמת פרמי מוצג על ידי דיאגרמת רמת האנרגיה עבור פיברינוגן וצפיפות המצבים האלקטרוניים עבור גרפן. העברת אלקטרונים מפיברינוגן לגרפן ניטינול אפשרית רק מהמצבים האלקטרוניים הכבושים של מולקולת הפיברינוגן למצבים אלקטרוניים ריקים של גרפן ניטינול באותה רמת אנרגיה.

גם גרפן מונו וגם מעט שכבות הם מתכות למחצה בטמפרטורת החדר עם צפיפות אלקטרונים נמוכה ברמת הזעם, מה שמביא להעברת מטען חלשה מפיברינוגן לגרפן. גרפן אינו מציג שינויים כלשהם בצורת קו פס ה-GB או בתדירות המעידים על העברת מטען חלשה מחלבוני הפלזמה. הפסגות המפותלות D המתקבלות מהתאמת עקומה מוצגות בשחור כדי להדגים את התועלת והכדאיות של גרפן כציפוי שתל.

פני נחושת מצופה גרפן נחשף למי חמצן של 5%. החלק המצופה גרפן של האגורה נותר ללא שינוי בעוד החלק שנחשף דהה על ידי תמיסת מי החמצן. בנוסף, גרפן ניטינול שקוע בחומצה חנקתית של 70% לא הראה שינוי בתדר פס ה-GB, מה שמאשר שציפוי הגרפן עמיד במיוחד.

יתר על כן, ציפוי הגרפן בגרפן ניטינול הצטמצם לשיעור ה-X של הנחושת הבסיסית המצביע על אטימות ממברנות גרפן. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להעביר גרפן ושתלים ביו-רפואיים כדי לשפר את התאימות הביולוגית שלהם.