생명을 주입 Graphene 코팅

이 절차의 전반적인 목표는 혈액 접촉 임플란트 재료의 혈액 호환성을 개선하기 위해 금속 형상의 메모리 합금 니티놀을 그래핀으로 코팅하는 방법을 시연하는 것입니다. 이것은 먼저 화학 기상 증착을 사용하여 동박에서 그래핀을 성장시킴으로써 달성됩니다. 두 번째 단계는 구리 호일을 에칭하고 준비된 그래핀을 니티놀 기질로 옮기는 것입니다.

다음으로, 그래핀으로 코팅된 니티놀 기질은 내피 세포와 평활근 세포를 배양하는 데 사용됩니다. 세포 적합성을 정량화하기 위한 또 다른 분석법은 그래핀으로 코팅된 니티놀 기질에 단백질, 피브리노겐 및 알부민을 모두 코딩하여 혈액 호환성을 확인하는 것입니다. 궁극적으로, 마이크로 라민 분광법, 컨포칼 현미경 시험관 내 세포 독성 분석 및 SDS 페이지 단백질 분석을 사용하여 성공적인 그래핀 코팅, 세포 형태 개선, 세포 생존력 개선 및 혈액 호환성 개선을 보여줍니다.

이 기술 또는 폴리머 코팅과 같은 기존 기술의 주요 장점은 그래핀 코팅이 내구성이 매우 뛰어나고 부식에 강하다는 것입니다. 이 기술의 의미는 스텐트 기술의 기원 개선으로 확장되는데, 그래핀 고유의 재료 특성은 단백질 흡수를 감소시키고 단백질 확인 변화로 인한 응고 인자의 활성화를 감소시킬 것으로 예상되기 때문입니다. 이 방법은 그래핀에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 코팅된 니티놀 스텐트는 심장 판막이나 카테터와 같은 다른 시스템에도 사용할 수 있습니다.

시작하려면 1인치 석영 관로에 1cm x 1cm 구리 호일을 넣고 50SCCM의 수소와 450SCC CM의 아르곤이 있는 상태에서 섭씨 1000도까지 가열합니다. 다음으로, 1 및 4 SCCM의 메탄을 섭씨 1000도 용광로에 20-30 분 동안 다른 유속으로 도입합니다. 샘플을 수소, 아르곤, 메탄이 흐르는 용광로 내부의 실온으로 냉각합니다.

로에서 표본을 제거한 후에, 4.5 밀리미터 사각으로 자르고 4%Anole로 묽게 된 PMMA를 4, 150 섭씨 온도에 5 분 동안 열처리에 선행된 구리 포일을 4, 000 RPM에 회전시키기 위하여 이용하십시오. 동박이 완전히 에칭될 때까지 CE 100 에칭을 사용하여 동박을 에칭합니다. 10% 염산에서 10분 동안 헹구고 탈이온수에서 10분 동안 헹굽니다.

그래핀 PMMA 샘플을 얻기 위해 그래핀 샘플을 4.5제곱밀리미터 니티놀 기판으로 옮깁니다. 다음으로 섭씨 450도에서 300 SCCM 아르곤과 700 SCCM 수소를 2 시간 동안 사용합니다. PMMA를 제거하려면 마지막으로 니티놀 기질을 아세톤으로 세척하여 잔류 PMMA를 용해시켜 그래핀 니켈 티타늄 샘플을 얻습니다.

독성 테스트를 시작하려면 원시 니티놀 1 SCCM 또는 4 개의 SCCM 그래 핀 니티놀 기판을 96 웰 플레이트에 첨가하십시오. 여기서 명시된 SCCM은 그래 핀의 화학 기상 증착 성장에 사용되는 메탄 흐름에 해당합니다. 다음으로, 원시 니티놀 1 SCCM 또는 4 개의 SCCM을 함유 한 일부 웰에서 웰 당 10 개에서 5 번째 세포에 쥐 대동맥 내피 세포를 종자합니다. 그래핀 니티놀 기질, 종자 쥐 대동맥 평활근 세포는 다른 웰 세트에서 유사한 방식으로 사용됩니다.

섭씨 37도의 인큐베이터에서 3일 또는 7일 동안 세포를 성장시키고 격일로 5%의 이산화탄소를 교환합니다. 종료 시점에서, 평활근 세포가 들어있는 웰에서 배지를 제거하고 MTT 밀리리터당 0.5밀리그램을 함유한 새로운 배지를 각각에 추가합니다. 추가로 3시간 동안 세포를 잘 배양합니다.

다음으로, 매체를 부드럽게 제거하고 각 웰에 100마이크로리터의 디메틸 설폭사이드를 추가합니다. MTT 결정이 용해될 때까지 10분 동안 기다린 후 용액을 다른 웰 플레이트로 옮깁니다. MTS 분석의 경우, 종료 시점에 내피 세포가 포함된 웰에서 배지를 제거합니다.

120마이크로리터의 MTS 용액으로 교체하고 3시간 동안 배양합니다. 그런 다음 웰 내용물을 새 플레이트로 옮깁니다. 490나노미터에서 흡수제를 판독하고 흡수율을 깨끗한 니티놀 샘플의 평균 흡광도로 정규화하여 생존율 백분율을 측정합니다.

각 샘플에 대해 이 단계를 5회 이상 반복합니다. 쥐 대동맥 평활근 세포의 컨포칼 이미징을 위해 기질을 8개의 챔버 슬라이드에 배치하고 하나의 챔버는 대조군으로 비워 둡니다. 다음으로, 25, 챔버 당 000 개의 세포로 모든 챔버에서 세포를 씨를 뿌리고 섭씨 37 도와 5 % 이산화탄소에서 3 일 동안 배양하십시오.

슬라이드에서 매체를 제거한 후 PBS 버퍼에 4% 포름알데히드가 있는 기판에 셀을 20분 동안 접착합니다. PBS로 씻은 다음 0.1% Triton X로 1분 동안 퍼마이즈합니다. PBS로 세척한 후 100마이크로리터의 LOR 4 88 PHIN 용액을 1.9ml의 PBS 버퍼에 추가합니다.

액톤을 시각화하기 위해 250마이크로리터의 LOR 4 88 Phin으로 세포를 45분 동안 염색한 다음 PBS 버퍼로 두 번 세척합니다. 다음으로, dpi를 함유한 형광 장착 매체로 핵을 염색합니다. Nikon 컨포칼 ti를 사용하여 컨포칼 이미지를 수집합니다.

알부민 및 피브리노겐 단백질 흡수 실험을 시작하기 전에 캘리퍼로 기질 치수를 측정합니다. 대략 제곱 샘플의 각 측면에 대해 세 번의 측정을 수행하고 평균을 구합니다. 길이와 너비를 얻으려면 원시 니티놀 샘플, SCCM 그래핀 니티놀 샘플 1개, SCCM 그래핀 니티놀 샘플 4개를 12개 샘플에 넣습니다.

웰 플레이트는 알부민 밀리리터당 1밀리그램을 함유한 PBS 완충액을 추가합니다. 플레이트 중 하나에 실온을 넣고 따로 3시간 동안 배양합니다. 세 가지 유형의 시료를 밀리리터당 1밀리그램을 함유한 PBS 버퍼로 배양합니다.

피브리노겐을 PBS로 시료를 세척한 후 실온에서 3시간 동안 보관하고, 마이크로 원심분리기 튜브에 200마이크로리터의 환원 시료 완충액과 같은 시료를 혼합하고 5분간 끓인다. T 글리신 SDS 완충액을 탈이온수에 대한 1-9 부피 대 부피 비율로 샘플을 희석하고 100 분 동안 90 볼트에서 4-15 % 트라이스 폴리 아크릴 아미드 전기 영동 겔을 통과시킵니다. 스프로 레드 스톡 용액을 1 대 5, 000 비율로 7.5%아세트산으로 희석합니다.

다음으로, 희석된 spro red 용액으로 젤을 60분 동안 염색합니다. Fluor chem SP를 사용하여 밝은 이미지 젤로부터 spro red를 보호하기 위해 알루미늄 호일로 감싸고 Image J 소프트웨어를 사용하여 형광 강도를 정량화합니다. 그런 다음 각 샘플의 형광 강도를 기질의 총 면적으로 정규화하고 피브리노겐 흡수와 알부민 흡수를 비교합니다.

화학 기상 증착 방법은 구리 결정 입자를 모방한 다결정 그래핀 샘플을 산출했습니다.라면 분광법을 사용하여 1개의 SCCM 샘플과 4개의 SCCM 샘플에서 단층 그래핀의 존재를 확인했습니다. 하나의 SCCM 샘플은 준비된 그래핀의 단층 특성을 나타내는 강렬한 GPR 대역을 나타냅니다. 대조적으로, 4 개의 SCCM 샘플은 상대적으로 약한 GPR 대역을 보여 주며, 이는 여기에 묘사 된 몇 개의 그래 핀 층의 존재를 확인합니다 : 니티놀 기질에 전달 된 그래 핀의 원자력 현미경 이미지입니다.

샘플의 상세한 측정은 약 5나노미터의 표면 거칠기 값을 산출했습니다. 표시. 다음은 1개의 SCCM 그래핀 니티놀 기질과 4개의 SCCM 그래핀 니티놀 기질의 깨끗한 니티놀 기질에 있는 제어된 유리 슬라이드에서 성장한 평활근 세포에 대한 컨포칼 광학 현미경 이미지입니다. 세포는 두 그래핀 니티놀 표면 모두에서 조밀하고 구형이며, 이는 더 나은 세포 형태를 보여줍니다.

MTT 및 MTS 분석은 1개 및 4개의 SCCM 그래핀 니티놀 기질이 원시 니티놀에 비해 평활근 세포 생존율에서 큰 차이를 나타내지 않음을 보여줍니다. MTS 분석은 내피 세포에 대한 3일 세포 생존율이 대조군과 크게 다르지 않았음을 보여줍니다. 주사 전자 현미경 이미지는 원시 니티놀 기질에서 자란 내피 세포가 드문드문 길쭉한 반면 1개 및 4개의 SCCM 그래핀 니티놀 기질에서는 타원형이고 밀도가 높다는 것을 보여줍니다.

이러한 결과는 그래핀 코팅이 내피 세포의 구형 세포 형태를 개선하고, 1개의 SCCM과 4개의 SCCM 그래핀 니티놀 샘플이 원시 니티놀 샘플에 비해 낮은 피브리노겐 알부민 비율을 나타내며, 이는 그래핀에서 발생하는 더 나은 혈구 호환성을 시사합니다. 페르미 준위의 평형은 피브리노겐에 대한 에너지 준위 다이어그램과 그래핀에 대한 전자 상태의 밀도에 의해 표시됩니다. 피브리노겐에서 그래핀 니티놀로의 전자 전달은 피브리노겐 분자의 점유된 전자 상태에서 동일한 에너지 수준에서 그래핀 니티놀의 빈 전자 상태로만 가능합니다.

모노 레이어 그래핀과 소층 그래핀은 모두 퓨리 레벨에서 낮은 전자 밀도를 가진 실온의 반금속이며, 이로 인해 피브리노겐에서 그래핀으로의 약한 전하 전달이 발생합니다. 그래핀은 GB 밴드 라인, 모양 또는 주파수에 어떠한 변화도 나타내지 않으며, 이는 혈장 단백질로부터의 약한 전하 전달을 나타냅니다. 곡선 피팅에서 얻은 D 나선형 피크는 임플란트 코팅으로서의 그래핀의 유용성과 생존력을 보여주기 위해 검은색으로 표시됩니다.

그래핀으로 코팅된 구리 페니는 5%의 과산화수소에 노출되었습니다. 페니의 그래핀 코팅 부분은 변하지 않은 상태로 유지된 반면 노출되지 않은 부분은 과산화수소 용액에 의해 변색되었습니다. 또한, 70% 질산에 담근 그래핀 니티놀은 GB 대역 주파수에 변화가 없어 그래핀 코팅이 매우 내구성이 있음을 확인했습니다.

또한, 그래핀 니티놀의 그래핀 코팅은 기본 구리의 X 비율로 감소하여 그래핀 멤브레인의 불투과성을 나타냅니다. 이 비디오를 시청한 후에는 생체 적합성을 개선하기 위해 그래핀과 생체 의학 임플란트를 전송하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.