Name: Grafeen Coatings voor Biomedische implantaten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-03-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 21 s
Description: Leer een methode om nitinol implantaten te coaten met grafeen voor verbeterde hemacompatibiliteit. Dit omvat chemische dampafzetting op koperfolie en overdracht naar nitinol, gevolgd door celkweekexperimenten met endotheel- en gladde spiercellen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

1. Grafeen-coating van NiTi <ol><li> De grafeen monsters die in deze studie werden gekweekt op koper (Cu) substraten met de chemische dampafzetting techniek, en vervolgens overgebracht naar 4,5 mm 2 NiTi substraten. </li><li> Cu folie (1 cm x 1 cm) werden in een 1 inch kwartsbuis oven en verwarmd tot 1000 ° C in aanwezigheid van 50 sccm van H2 en 450 sccm Ar. </li><li> Vervolgens methaan (1 en 4 sccm) werd in de oven bij verschillende debieten gedurende 20-30 min. De monsters werden uiteindelijk afgekoeld tot kamertemperatuur onder stromende H2, Ar en CH4. </li><li> Vervolgens werden de Cu folies roterend bedekken met PMMA (verdund met 4% anisool) bij 4.000 tpm, gevolgd door een warmtebehandeling gedurende 5 min bij 150 ° C. Grafeen verbonden met PMMA laag werd verkregen door het etsen van de Cu folie met Transene Inc, CE-100 etsmiddel en naspoelen in 10% HCl en gedeïoniseerd water gedurende 10 minuten. </li><li> De samples werden overgebracht naar NiTi substraten (4,5 mm 2) en uitgegloeid bij 450 ° C in Ar (300 sccm) en H2 (700 sccm) gedurende 2 uur om de PMMA verwijderen. Tenslotte werden de substraten gewassen met aceton om het resterende PMMA te ontbinden Gr-NiTi monster. Een Dilor XY triple grating monochromator werd gebruikt voor de micro-Raman karakterisatie (met 100X doelstelling) van Gr-NiTisamples de 514,5 nm excitatie van een Ar + ion laser. </li></ol> 2. In vitro toxiciteit van Gr-NiTi Rat aorta endotheelcellen (Cell toepassing Inc) werden gekweekt op met gelatine beklede 8 kamers dia. Voor het testen van de celgroei, ongerepte en Gr-NiTisubstrates werden in putjes zonder gelatine coating. Scanning electronen microscopie beelden werden verkregen met een Hitachi S-4800 SEM. Bovendien werden ratten aorta gladde spiercellen ook gekweekt in CellBind platen met 96 putjes als controle groep (Corning) in Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (ATCC). <ol><li> Voor het testen cellevensvatbaarheid werden cellen (zowel endotheliale en gladde spiercellen) geënt op 10 5 cellen / putje in putjes met ongerepte NiTi, 1 sccm of 4 sccm Gr-NiTi substraten, waarbij de genoemde sccm overeenkomt met de stroom methaan in de CVD groei van grafeen. Cellen werden gedurende de gewenste periode in een incubator bij 37 ° C en 5% CO2, uitwisselen media om de andere dag. </li><li> Eind tijdstip werden media verwijderd en vers medium dat 0,5 mg / ml thiazolyl blue tetrazolium bromide (MTT of verkregen van Sigma) werd aan elk putje toegevoegd. Cellen werden daarna gedurende nog 3 uur. Voor de MTS assay werden media verwijderd in de laatste tijdstip en vervangen door 120 pl van MTS werkoplossing (Cell Tier 96 waterige, Promega) en geïncubeerd gedurende 3 uur. </li><li> Vervolgens werd voorzichtig media verwijderd en 100 ml dimethylsulfoxide (Sigma) toegevoegd aan elk putje. Na allovleugel 10 min voor de MTT kristallen op te lossen, werd de oplossing overgebracht naar een andere putjes. Voor de MTS assay werd geen dimethylsulfoxide toegevoegd aan de wells. Nou inhoud werd verplaatst naar een nieuwe plaat. </li><li> De absorptie werd afgelezen bij 490 nm en het percentage levensvatbaarheid werd bepaald door het normaliseren van de gemiddelde absorptie absorptie van de ongerepte NiTi monster. Ten minste vijf herhalingen werden uitgevoerd voor elk monster type. </li></ol> 3. Confocale microscopie studies van Celmorfologie <ol><li> Voor confocale beeldvorming van rat aorta gladde spiercellen werden substraten geplaatst in een 8-kamer slide (Thermo Scientific). De cellen werden gezaaid aan 25.000 cellen / kamer en gedurende 3 dagen bij 37 ° C en 5% CO2. </li><li> Cellen werden gefixeerd op het substraat met 4% formaldehyde in met fosfaat gebufferde zoutoplossing gedurende 20 minuten. </li><li> Gepermeabiliseerd met 0,1% Triton-X 1 minuut. </li><li> Actine werd gekleurd met Alexa Fluor 488 phalloidin (Life Technologies). 100 pl alexafluor 488 phalloidin bij 200 eenheden / ml in methanol werd toegevoegd aan 1,9 ml fosfaat gebufferde zoutoplossing. Cellen werden gekleurd met 250 ui alexafluor 488 phalloidin gedurende 45 minuten en vervolgens tweemaal gewassen met fosfaat gebufferde zoutoplossing. </li><li> Kernen werden gemonteerd met Vectashield fluorescent fixeermiddel met DAPI (Vector Laboratories). Confocale beelden werden verzameld met behulp van een Nikon Confocale TI. Een kamer geënt met cellen zonder substraat werd gebruikt als controle. </li></ol> 4. Eiwitadsorptiestudies <ol><li> Substraatafmetingen werden gemeten met calipers voordat de eiwitadsorptie experimenten. Drie metingen werden voor elke zijde van het vierkant ongeveer monsters en gemiddeld om de lengte en breedte krijgen. </li><li> Elk monster pristine NiTi, 1sccm en 4sccm Gr-NiTiwere geïncubeerd met 1 mg / ml albumine in fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS) of 1 mg / ml fibrinogeen in PBS bij kamertemperatuur temperatuur gedurende 3 uur. </li><li> Gelijk monsters werden in een microcentrifuge buis met 200 ui verminderen monsterbuffer en gekookt gedurende 5 minuten. </li><li> Werden verdund in een Tris / Glycine / SDS buffer (Bio-Rad) en geleid door een 4-15% Tris polyacrylamide gel elektroforese (Bio-Rad) bij 90 V gedurende 100 min. </li><li> Gels werden gekleurd met Red SYPRO. Verdun SYPRO Red (Life Technologies) stock oplossing 1:5000 in 7,5 v / v% azijnzuur. Vlek gels gedurende 60 minuten. </li><li> Afbeelding gels met behulp van een Flourchem SP (Alpha Innotech). Fluorescentie-intensiteit werd gekwantificeerd met behulp ImageJ software. Fluorescentie-intensiteit van elk monster werd genormaliseerd door het totale oppervlak van substraat en fibrinogeen adsorptie werd vergeleken met albumine adsorptie. </li></ol> 5. Western blotting voor eiwitexpressie <ol><li> Western blot werd uitgevoerd voor totaal actine analyseren rat aorta gladde spiercellen. Cellen werden uitgezet met 10.000 cellen / substraat in een 96-well plaat. </li><li> Cellen werden gedurende drie dagen voor het verwijderen van media. Totaal eiwit werd geëxtraheerd met RIPA buffer en een standaard BCA assay (Lamda) werd uitgevoerd op totaal eiwit kwantificeren. </li><li> Monsters werden verdund tot dezelfde concentratie in RIPA en vervolgens gekookt in een reducerende monsterbuffer gedurende 5 minuten. </li><li> Eiwitten werden gescheiden door een 4-15% Tris polyacrylamide gel via elektroforese bij 90 V gedurende 100 min. Een caleidoscoop eiwitstandaard (Bio-Rad) werd gebruikt om eiwitten molecuulgewicht beoordelen. </li><li> Eiwitten werden overgebracht naar een PVDF membraan en geblokkeerd met 1% niet-vette droge melk (Bio-Rad) oplossing. </li><li> Totaal actine werd gelabeld met een konijn anti-rat actine antilichaam (Sigma). Een BM chemiluminescentie kit (Roche) werd gebruikt om de primaire antilichamen te detecteren. Membranen werden afgebeeld met behulp van FlourChem SP imaging apparatuur en fluorescentie-intensiteit werd gemeten met behulp van ImageJ software. Fluorescentie-intensiteit werd genormaliseerd door te vergelijken met de priStine NiTisample. </li></ol>

<ol><li>Roy, R. K., Lee, K. -R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+applications+of+diamond-like+carbon+coatings%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research+Part+B-Applied+Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Biomedical applications of diamond-like carbon coatings: A review.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part B-Applied Biomaterials. 83 B (1), 72-84 (2007).</li>
<li>Shah, A. K., Sinha, R. K., Hickok, N. J., Tuan, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+morphometric+analysis+of+human+osteoblastic+cell+adhesion+on+clinically+relevant+orthopedic+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">High-resolution morphometric analysis of human osteoblastic cell adhesion on clinically relevant orthopedic alloys.</a> Bone. 24 (5), 499-506 (1999).</li>
<li>Huang, N., Yang, P., Leng, Y. X., Chen, J. Y., Sun, H., Wang, J., Wang, G. J., Ding, P. D., Xi, T. F., Leng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hemocompatibility+of+titanium+oxide+films%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Hemocompatibility of titanium oxide films.</a> Biomaterials. 24 (13), 2177-2187 (2003).</li>
<li>Gutensohn, K., Beythien, C., Bau, J., Fenner, T., Grewe, P., Koester, R., Padmanaban, K., Kuehnl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+analyses+of+diamond-like+carbon+coated+stents%3A+Reduction+of+metal+ion+release%2C+platelet+activation%2C+and+thrombogenicity%5BTitle%5D)+AND+%22Thrombosis+Research%22%5BJournal%5D)">In vitro analyses of diamond-like carbon coated stents: Reduction of metal ion release, platelet activation, and thrombogenicity.</a> Thrombosis Research. 99 (6), 577-585 (2000).</li>
<li>Gillespie, W. J., Frampton, C. M. A., Henderson, R. J., Ryan, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Incidence+of+Cancer+Following+Total+Hip-Replacement%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Joint+Surgery-British+Volume%22%5BJournal%5D)">The Incidence of Cancer Following Total Hip-Replacement.</a> Journal of Bone and Joint Surgery-British Volume. 70 (4), 539-542 (1988).</li>
<li>Sperling, C., Schweiss, R. B., Streller, U., Werner, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+hemocompatibility+of+self-assembled+monolayers+displaying+various+functional+groups%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">In vitro hemocompatibility of self-assembled monolayers displaying various functional groups.</a> Biomaterials. 26 (33), 6547-6557 (2005).</li>
<li>Mikhalovska, L. I., Santin, M., Denyer, S. P., Lloyd, A. W., Teer, D. G., Field, S., Mikhalovsky, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fibrinogen+adsorption+and+platelet+adhesion+to+metal+and+carbon+coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Thrombosis+and+Haemostasis%22%5BJournal%5D)">Fibrinogen adsorption and platelet adhesion to metal and carbon coatings.</a> Thrombosis and Haemostasis. 92 (5), 1032-1039 (2004).</li>
<li>Airoldi, F., Colombo, A., Tavano, D., Stankovic, G., Klugmann, S., Paolillo, V., Bonizzoni, E., Briguori, C., Carlino, M., Montorfano, M., Liistro, F., Castelli, A., Ferrari, A., Sgura, F., Mario, C. D. i <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+diamond-like+carbon-coated+stents+versus+uncoated+stainless+steel+stents+in+coronary+artery+disease%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Comparison of diamond-like carbon-coated stents versus uncoated stainless steel stents in coronary artery disease.</a> American Journal of Cardiology. 93 (4), 474-477 (2004).</li>
<li>Allen, M., Myer, B., Rushton, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+and+in+vivo+investigations+into+the+biocompatibility+of+diamond-like+carbon+%28DLC%29+coatings+for+orthopedic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">In vitro and in vivo investigations into the biocompatibility of diamond-like carbon (DLC) coatings for orthopedic applications.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 58 (3), 319-328 (2001).</li>
<li>Butter, R., Allen, M., Chandra, L., Lettington, A. H., Rushton, N. In-vitro Studies of DLC Coatings with Silicon Intermediate Layer. Diamond and Related Materials. 4 (5-6), 857-861 (1995).</li>
<li>Dearnaley, G., Arps, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+applications+of+diamond-like+carbon+%28DLC%29+coatings%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+%26+Coatings+Technology%22%5BJournal%5D)">Biomedical applications of diamond-like carbon (DLC) coatings: A review.</a> Surface & Coatings Technology. 200 (7), 2518-2524 (2005).</li>
<li>Dorner-Reisel, A., Schurer, C., Nischan, C., Seidel, O., Muller, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diamond-like+carbon%3A+alteration+of+the+biological+acceptance+due+to+Ca-O+incorporation%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Diamond-like carbon: alteration of the biological acceptance due to Ca-O incorporation.</a> Thin Solid Films. 420, 263-268 (2002).</li>
<li>Dowling, D. P., Kola, P. V., Donnelly, K., Kelly, T. C., Brumitt, K., Lloyd, L., Eloy, R., Therin, M., Weill, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+diamond-like+carbon-coated+orthopaedic+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Diamond+and+Related+Materials%22%5BJournal%5D)">Evaluation of diamond-like carbon-coated orthopaedic implants.</a> Diamond and Related Materials. 6 (2-4), 390-393 (1997).</li>
<li>Grill, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diamond-like+carbon+coatings+as+biocompatible+materials+-+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Diamond+and+Related+Materials%22%5BJournal%5D)">Diamond-like carbon coatings as biocompatible materials - an overview.</a> Diamond and Related Materials. 12 (2), 166-170 (2003).</li>
<li>Hauert, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+modified+DLC+coatings+for+biological+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Diamond+and+Related+Materials%22%5BJournal%5D)">A review of modified DLC coatings for biological applications.</a> Diamond and Related Materials. 12 (3-7), 583-589 (2003).</li>
<li>Windecker, S., Mayer, I., De Pasquale, G., Maier, W., Dirsch, O., De Groot, P., Wu, Y. P., Noll, G., Leskosek, B., Meier, B., Hess, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Working+Grp+Novel+Surface%2C+C.%2C+Stent+coating+with+titanium-nitride-oxide+for+reduction+of+neointimal+hyperplasia%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Working Grp Novel Surface, C., Stent coating with titanium-nitride-oxide for reduction of neointimal hyperplasia.</a> Circulation. 104 (8), 928-933 (2001).</li>
<li>Zhang, F., Zheng, Z. H., Chen, Y., Liu, X. G., Chen, A. Q., Jiang, Z. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+investigation+of+blood+compatibility+of+titanium+oxide+films%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">In vivo investigation of blood compatibility of titanium oxide films.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 42 (1), 128-133 (1998).</li>
<li>Bolz, A., Schaldach, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artificial-Heart+Valves+-+Improved+Blood+Compatibility+By+PECVD+a-SiC-H+COATING%5BTitle%5D)+AND+%22Artificial+Organs%22%5BJournal%5D)">Artificial-Heart Valves - Improved Blood Compatibility By PECVD a-SiC-H COATING.</a> Artificial Organs. 14 (4), 260-269 (1990).</li>
<li>Haude, M., Konorza, T. F. M., Kalnins, U., Erglis, A., Saunamaki, K., Glogar, H. D., Grube, E., Gil, R., Serra, A., Richardt, H. G., Sick, P., Erbel, R., Invest, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heparin-coated+stent+placement+for+the+treatment+of+stenoses+in+small+coronary+arteries+of+symptomatic+patients%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Heparin-coated stent placement for the treatment of stenoses in small coronary arteries of symptomatic patients.</a> Circulation. 107 (9), 1265-1270 (2003).</li>
<li>Suggs, L. J., Shive, M. S., Garcia, C. A., Anderson, J. M., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+cytotoxicity+and+in+vivo+biocompatibility+of+poly%28propylene+fumarate-co-ethylene+glycol%29+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">In vitro cytotoxicity and in vivo biocompatibility of poly(propylene fumarate-co-ethylene glycol) hydrogels.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 46 (1), 22-32 (1999).</li>
<li>Clarotti, G., Schue, F., Sledz, J., Benaoumar, A. A., Geckeler, K. E., Orsetti, A., Paleirac, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modification+of+the+biocompatible+and+haemocompatible+properties+of+polymer+substrates+by+plasma-deposited+fluorocarbon+coatings%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Modification of the biocompatible and haemocompatible properties of polymer substrates by plasma-deposited fluorocarbon coatings.</a> Biomaterials. 13 (12), 832-840 (1992).</li>
<li>Gombotz, W. R., Guanghui, W., Horbett, T. A., Hoffman, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+adsorption+to+poly%28ethylene+oxide%29+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Materials+Research%22%5BJournal%5D)">Protein adsorption to poly(ethylene oxide) surfaces.</a> Journal of Biomedical Materials Research. 25 (12), 1547-1562 (1991).</li>
<li>Ishihara, K., Fukumoto, K., Iwasaki, Y., Nakabayashi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modification+of+polysulfone+with+phospholipid+polymer+for+improvement+of+the+blood+compatibility.+Part+2.+Protein+adsorption+and+platelet+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Modification of polysulfone with phospholipid polymer for improvement of the blood compatibility. Part 2. Protein adsorption and platelet adhesion.</a> Biomaterials. 20 (17), 1553-1559 (1999).</li>
<li>Jung, N., Kim, B., Crowther, A. C., Kim, N., Nuckolls, C., Brus, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Reflectivity+and+Raman+Scattering+in+Few-Layer-Thick+Graphene+Highly+Doped+by+K+and+Rb%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Optical Reflectivity and Raman Scattering in Few-Layer-Thick Graphene Highly Doped by K and Rb.</a> ACS Nano. 5 (7), 5708-5716 (2011).</li>
<li>Rao, A. M., Eklund, P. C., Bandow, S., Thess, A., Smalley, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+charge+transfer+in+doped+carbon+nanotube+bundles+from+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Evidence for charge transfer in doped carbon nanotube bundles from Raman scattering.</a> Nature. 388 (6639), 257-259 (1997).</li>
<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>

Geen belangenconflicten verklaard.

Biocompatibiliteit en cytotoxiciteit: De chemical vapor deposition (CVD) methode leverde polykristallijn grafeen monsters Cu kristalkorrels, zie figuur 1a nagebootst. We gebruikten Raman spectroscopie de aanwezigheid van monolayer (enkele laag) grafeen bevestigen op 1 sccm (4 sccm) monsters (zie figuur 1b). Het is duidelijk, 1 sccm (4 sccm) monsters vertonen intense (relatief zwakkere) G &#39;band wijzen op monolaag (enkele laag) grafeen. Figuur 1c toont een at...

De afgelopen drie decennia zijn getuige geweest van de ontdekking van nieuwe materialen gebaseerde therapieën en apparaten voor de ziekte van behandelingen en diagnostiek. Nieuwe legering materialen zoals nitinol (NiTi) en roestvrij staal worden vaak gebruikt in biomedisch implantaat productie vanwege hun superieure mechanische eigenschappen. Een-drie echter tal van uitdagingen als gevolg van exogene materiaal cytotoxiciteit, bio-en hemo-compatibiliteit. De metallische aard van deze legeringen resulteert in slechte bio-en hemocompatibiliteit door metaaluitloging, gebrek aan celadhesie, proliferatie en trombose als het in contact met stromend bloed (zoals catheters, bloedvat enten, vasculaire stents, kunstmatige hartkleppen etc.). 1, 4, 5 De interactie van eiwitten of levende cellen met het implantaatoppervlak kan leiden tot een sterke immunologische reactie en de daaropvolgende cascade van biochemische reacties kan een negatieve invloed werking van het apparaat. Daarom wordt pertinENT om de controle over de interactie tussen biomedische implantaten en de omliggende biologische milieu te bereiken. Modificatie is vaak gebruikt om verminderen of voorkomen nadelige fysiologische respons afkomstig van het implantaatmateriaal. Een ideale coating zal hoge adhesiesterkte, chemische inertie, hoge gladheid en goede hemo-en biocompatibiliteit bezitten. Eerder hebben verschillende materialen zoals diamantachtige koolstof (DLC), SiC, TiN, TiO 2 en vele polymeren getest als biocompatibele implantaat oppervlakken. 1, 6-23 Deze materialen nog steeds niet om aan al de functionele criteria voor een geschikte implantaatoppervlak coating. De ontdekking van atoom dikke laag sp 2 carbon, bekend als grafeen heeft deuren geopend voor de ontwikkeling van nieuwe multifunctionele materialen. Grafeen verwachting een ideale kandidaat voor implantaatoppervlak coating zijn omdatis chemisch inert, atomair glad en zeer duurzaam. In deze brief, onderzoeken we de haalbaarheid van grafeen als oppervlaktelaag voor biomedische implantaten. Onze studies tonen aan dat het grafeen gecoate nitinol (Gr-NiTi) alle functionele criteria voldoet, en bovendien ondersteunt een uitstekende gladde spiercellen en endotheelcellen en leidt tot een betere celproliferatie. We vinden ook dat de serum albumine adsorptie aan Gr-NiTi is hoger dan fibrinogeen. Belangrijker (i) onze gedetailleerde spectroscopische metingen bevestigden het ontbreken van ladingsoverdracht tussen grafeen en fibrinogeen suggereert dat grafeen coating remt bloedplaatjesactivering door implantaten, (ii) grafeen coatings geen significante vertonen in vitro toxiciteit voor endotheliale en gladde spier cellijnen bevestigen hun biocompatibiliteit, en (iii) grafeen coatings zijn chemisch inert, duurzame en ondoordringbare in stromend bloed omgeving. Deze hemo-en biocompatibel eigenschappen, samen met een hoge strength, chemische inertie en duurzaamheid, maken grafeen coatings als een ideale coating.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Reagens </td></tr><tr><td> Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium </td><td> ATCC </td><td> 30-2.002 </td><td></td></tr><tr><td> Thiazolyl blauw tetrazoliumbromide </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2128 </td><td></td></tr><tr><td> CellTiter 96 Aqueous One oplossing celproliferatie assay (MTS) </td><td> Promega </td><td> G3582 </td><td></td></tr><tr><td> Dimethylsulfoxide </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> D8418 </td><td></td></tr><tr><td> 36,5% formaldehyde </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 phalloidin </td><td> Life Technologies </td><td> A12379 </td><td></td></tr><tr><td> Vectashield montagemedium met DAPIk </td><td> Vector Laboratories </td><td> H-1200 </td><td></td></tr><tr><td> Menselijk serum albumine </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> A9511 </td><td></td></tr><tr><td> Menselijk fibrinogeen </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 Gel </td><td> Bio-Rad </td><td> 161-1158 </td><td></td></tr><tr><td> Azijnzuur </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 45726 </td><td></td></tr><tr><td> SYPRO Rood </td><td> Life Technologies </td><td> S-6653 </td><td></td></tr><tr><td> Eiwit lage BCA-test </td><td> Lamda Biotech </td><td> G1003 </td><td></td></tr><tr><td> Precision Plus Protein Caleidoscoop Standard </td><td> Bio-Rad </td><td> 161-0375 </td><td></td></tr><tr><td> Immun-Blot PVDF membraan </td><td> Bio-Rad </td><td> 162-0177 </td><td></td></tr><tr><td> Blotting graad blocker niet-vette droge melk </td><td> Bio-Rad </td><td> 170-6404XTU </td><td></td></tr><tr><td> Anti-actine antilichaam geproduceerd in konijnen </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> A2066 </td><td></td></tr><tr><td> BM Chemiluminescentie Western blotting kit (muis / konijn) </td><td> Roche Applied Science </td><td> 11520709001 </td><td></td></tr><tr><td> RIPA buffer </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></td><td></td><td></td><td> Uitrusting </td></tr><tr><td> Horiba JobinYvon </td><td> Raman spectrometer </td><td> Dilor XY 98 </td><td></td></tr><tr><td> Nikon </td><td> Confocale microscoop </td><td> Eclipse TI microscoop </td><td></td></tr&gt; <tr><td> Thermoscientific </td><td> Plaatlezer </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Bio-Rad </td><td> Voeding </td><td> 164-5050 </td><td> PowerPac basic voeding </td></tr><tr><td> Bio-Rad </td><td> Elektroforesecel </td><td> 165-8004 </td><td> Mini-PROTEAN tetra cel </td></tr><tr><td> Bio-Rad </td><td> Gel houder cassette </td><td> 170-3931 </td><td> Mini gel houder cassette </td></tr></tbody></table>

grafeen coatings voor biomedische implantaten

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Atomair glad grafeen als oppervlaktelaag heeft potentieel om implantaat eigenschappen te verbeteren. Hieruit blijkt een werkwijze voor het bekleden nitinol-legeringen met nanometer dikke lagen grafeen voor toepassingen als een stent materiaal. Grafeen werd gekweekt op koper substraten via chemical vapor deposition en vervolgens overgebracht naar nitinol substraten. Om te begrijpen hoe de grafeen coating kan de biologische respons te veranderen, werd levensvatbaarheid van de cellen van de rat aorta endotheelcellen en de rat aorta gladde spiercellen onderzocht. Bovendien werd het effect van grafeen-coatings op celhechting en morfologie onderzocht met fluorescentie confocale microscopie. Cellen werden gekleurd voor actine en kernen, en er waren aanzienlijke verschillen tussen pristine nitinol monsters vergeleken met grafeen beklede monsters. Totale actine expressie van rat aorta gladde spiercellen gevonden met Western blot. Eiwitadsorptie kenmerken en een indicator voor potentiële trombogeniciteit, were bepaald voor serum albumine en fibrinogeen met gel elektroforese. Bovendien werd de overdracht van lading van fibrinogeen tot substraat afgeleid met Raman spectroscopie. Het bleek dat grafeen coating op substraten nitinol de functionele eisen voor een stentmateriaal voldaan en verbeterd de biologische respons in vergelijking met onbeklede nitinol. Aldus grafeen bekleed nitinol een geschikte kandidaat voor een stentmateriaal.

<img src="/files/ftp_upload/50276/50276fig1.jpg" alt="Figuur 1"/> . Figuur 1 a) CVD gekweekt polykristallijn grafeen op Cu folies bootst de metalen kristalkorrels (schaalmaat: 10 pm). b) Raman spectrum van 1 sccm (4 sccm) grafeen toont intense (relatief zwakkere) G &#39;band aangeeft monolaag (enkele laag) aard van de bereide grafeen. c) AFM afbeelding van grafeen overgebracht naar NiTi toont een ruwheid van ~ 5 nm. Scale bar = 500 nm. <p class="jove_conten...

Grafeen biedt potentieel als bekledingsmateriaal voor biomedische implantaten. In deze studie tonen we een werkwijze voor het bekleden nitinol-legeringen met nanometer dikke lagen grafeen en bepalen hoe grafeen kan implantaat respons beïnvloeden.

Grafeen Coatings voor Biomedische implantaten

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Het algemene doel van deze procedure is het demonstreren van een methode om nitinol, een metalen vormgeheugenlegering, te coaten met grafeen voor een verbeterde hemocompatibiliteit bij implantaatmaterialen die in contact komen met bloed. Dit wordt bereikt door eerst grafeen op koperfolies te laten groeien middels chemische dampdepositie. De tweede stap bestaat uit het etsen van de koperfolies en het overbrengen van het zo geprepareerde grafeen naar nitinol-substraten.Vervolgens worden de met grafeen gecoate nitinolsubstraten gebruikt voor het kweken van endotheelcellen en gladde spiercellen. Om de cytocompatibiliteit te kwantificeren, wordt een andere assay ingezet om de hemocompatibiliteit te controleren door beide eiwitten, fibrinogeen en albumine, op de met grafeen gecoate nitinolsubstraten te coderen. Uiteindelijk worden micro-Raman-spectroscopie, confocale microscopie, in vitro cytotoxiciteitsassays en SDS-PAGE-eiwitanalyse gebruikt om de succesvolle grafeencoating, verbeterde celmorfologie, verbeterde cellevensvatbaarheid en een betere hemocompatibiliteit aan te tonen.Het belangrijkste voordeel van deze techniek of bestaande technieken zoals polymeercoating, is dat grafeencoa

graphene-coatings-for-biomedical-implants

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Er wordt een high-throughput microarray-methode beschreven voor de identificatie van polymeren die bacteriële oppervlaktebinding op medische apparaten verminderen.

High-throughput Identificatie van bacteriën Repellent Polymers for Medical Devices

De integratie van geleidende nanodeeltjes, zoals grafeen nanoplatelets, in glasvezel composiet materialen zorgt voor een intrinsiek elektrisch netwerk gevoelig voor stam. Hier staan ​​diverse methoden om spanning sensoren gebaseerd op de toevoeging van grafeen nanoplatelets in de epoxy matrix of bekleding op glasvezels voorgesteld verkrijgen.

Strain Sensing Gebaseerd op Multiscale Composite Materials versterkt met Grafeen Nanoplatelets

Hierin presenteren wij een protocol voor de 3D cultuur van rat hersenen-afgeleide glia cellen, met inbegrip van astrocyten, oligodendrocyten en microglia. We tonen primaire celculturen, methacrylated hyaluronzuur (HAMA) hydrogel synthese, HAMAphoto-polymerisatie en cel inkapseling en monster verwerking voor confocale en scanning elektronen microscopische beeldvorming.

Verbeterd 3D Hydrogel culturen van primaire gliacellen voor In Vitro modellering van Neuroinflammation

Hier presenteren we een protocol voor de fabricage van 3D grafeen gebaseerde polyhedrons via origami-achtige zelf vouwen.

Fabricage van driedimensionale grafeen gebaseerde Polyhedrons via Origami-achtige zelf vouwen

Hier gepresenteerd is een protocol voor het labelen van membraaneiwitten in zoogdiercellen en het monster bedekt met grafeen voor vloeibare-fase scanning transmission electron microscopie. De stabiliteit van de monsters tegen de schade veroorzaakt door straling kan ook bestudeerd met dit protocol.

Grafeen behuizing van chemisch vaste zoogdiercellen voor vloeibare fase elektronenmicroscopie

Het huidige protocol demonstreert de ontwikkeling van elektrolyt-gated grafeen veldeffect transistor (EGGFET) biosensor en de toepassing ervan in biomarker immunoglobuline G (IgG) detectie.

Ontwikkeling en functionalisering van elektrolyt-gated grafeen veldeffecttransistor voor biomarkerdetectie

Het huidige protocol beschrijft hulpmiddelen voor het omgaan met siliciumplanaire intracortische micro-elektroden tijdens behandelingen voor oppervlaktemodificatie via gasafzetting en waterige oplossingsreacties. De assemblage van de componenten die worden gebruikt om de apparaten tijdens de procedure te hanteren, wordt in detail uitgelegd.

Hulpmiddelen voor oppervlaktebehandeling van siliciumplanaire intracorticale micro-elektroden

In dit manuscript demonstreren we de bereiding van een biohybride hydrogel bioink met grafeen voor gebruik in perifere tissue engineering. Met behulp van dit 3D-biohybride materiaal wordt het neurale differentiatieprotocol van stamcellen uitgevoerd. Dit kan een belangrijke stap zijn om vergelijkbare biomaterialen naar de kliniek te brengen.

Voorbereiding en karakterisering van op grafeen gebaseerde 3D biohybride hydrogel bioink voor perifere neuro-engineering

Nieuwe nanocomposieten van grafeen nanoribbons en hydroxyapatiet nanodeeltjes werden bereid met behulp van oplossingsfase synthese. Deze hybriden kunnen, wanneer ze worden gebruikt in bioactieve steigers, potentiële toepassingen vertonen in tissue engineering en botregeneratie.

Synthese van grafeen-hydroxyapatiet nanocomposieten voor potentieel gebruik in bone tissue engineering

Hierin introduceren we grafeenoxide/koper (GO/Cu) nanocomposieten als antibacterieel nanomateriaal. De antibacteriële effectiviteit van de GO/Cu-nanocomposieten werd geëvalueerd tegen zowel antibioticaresistente grampositieve als gramnegatieve bacteriën.

Fabricage van antibacterieel grafeenoxide/koper nanocomposieten

Leer een methode om nitinol implantaten te coaten met grafeen voor verbeterde hemacompatibiliteit. Dit omvat chemische dampafzetting op koperfolie en overdracht naar nitinol, gevolgd door celkweekexperimenten met endotheel- en gladde spiercellen.

Grafeen Coatings voor Biomedische implantaten

Meer video's verkennen