Name: Powłoki grafenowe do implantów biomedycznych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-03-01T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 21 s
Description: Poznaj metodę nanoszenia grafenu na stopy niklowo-tytanowe w celu poprawy hemokompatybilności implantów biomedycznych. Technika ta zwiększa trwałość i odporność na korozję materiałów kontaktujących się z krwią.

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. Powłoka grafenowa NiTi
<ol>
 <li>Próbki grafenu wykorzystane w tym badaniu wyhodowano na podłożach miedzianych (Cu) przy użyciu techniki chemicznego osadzania z fazy gazowej, a następnie przeniesiono na podłoża NiTi o średnicy 4,5mm2.</li>
 <li>Folie Cu (1 cm x 1 cm) umieszczono w piecu z rurą kwarcową o średnicy 1 cala i podgrzano do 1000 °C w obecności 50 sccm H2 i 450 sccm Ar.</li>
 <li>Następnie do pieca wprowadzano metan (1 i 4 sccm) o różnym natężeniu przepływu przez 20-30 minut. Próbki ostatecznie schłodzono do temperatury pokojowej pod przepływającymiH2, Ar iCH4.</li>
 <li>Następnie folie Cu zostały pokryte wirowo PMMA (rozcieńczonym 4% anizolem) z prędkością 4 000 obr./min, a następnie poddane obróbce cieplnej przez 5 minut w temperaturze 150 °C. Grafen dołączony do warstwy PMMA uzyskano poprzez wytrawienie folii Cu za pomocą wytrawiacza Transene Inc., wytrawiacza CE-100, a następnie płukanie w 10% HCl i wodzie dejonizowanej przez 10 minut.</li>
 <li>Próbki przeniesiono na podłoża NiTi (4,5mm2) i wyżarzano w temperaturze 450 °C w Ar (300 sccm) iH2 (700 sccm) przez 2 godziny w celu usunięcia PMMA. Na koniec podłoża przemyto acetonem w celu rozpuszczenia pozostałości PMMA w celu uzyskania próbki Gr-NiTi. Monochromator Dilor XY z potrójną siatką został użyty do charakterystyki mikro-ramanowskiej (przy użyciu obiektywu 100X) wszystkich próbek Gr-NiTi ze wzbudzeniem 514,5 nm z lasera jonowego Ar+.</li>
</ol>
2. Toksyczność in vitro Gr-NiTi
Komórki śródbłonka aorty szczura (Cell application Inc.,) były hodowane na szkiełku z 8 komorami pokrytym żelatyną. W celu zbadania wzrostu komórek, nieskazitelne substraty i Gr-NiTiTi umieszczono w studzienkach bez żadnej powłoki żelatynowej. Obrazy ze skaningowej mikroskopii elektronowej uzyskano przy użyciu Hitachi S-4800 SEM. Dodatkowo, komórki mięśni gładkich aorty szczura hodowano również na 96-dołkowych płytkach CellBind jako grupę kontrolną (Corning) w zmodyfikowanym podłożu Eagle Medium (ATCC) firmy Dulbecco. 
<ol>
 <li>W celu zbadania żywotności komórek, komórki (zarówno komórki śródbłonka, jak i mięśni gładkich) wysiewano w 105 komórkach / studzienka w studzienkach zawierających nieskazitelne substraty NiTi, 1 sccm lub 4 sccm Gr-NiTi, gdzie podany sccm odpowiada przepływowi metanu stosowanemu we wzroście CVD grafenu. Komórki hodowano przez żądany okres czasu w inkubatorze w temperaturze 37 °C i 5% CO2 , wymieniając pożywkę co drugi dzień.</li>
 <li>W końcowym punkcie czasowym pożywka została usunięta, a do każdej studzienki dodano świeżą pożywkę zawierającą 0,5 mg/ml bromku tetrazolium tiazolylu (lub MTT uzyskanego z Sigma). Komórki były następnie inkubowane przez dodatkowe 3 godziny. W przypadku testu MTS pożywkę usunięto w końcowym punkcie czasowym i zastąpiono 120 μl roztworu roboczego MTS (wodny roztwór Cell Tier 96, Promega) i inkubowano przez 3 godziny.</li>
 <li>Następnie delikatnie usunięto pożywkę i do każdej studzienki dodano 100 ml dimetylosulfotlenku (Sigma). Po odczekaniu 10 minut na rozpuszczenie kryształów MTT, roztwór przeniesiono na inną płytkę dołka. Do testu MTS do studzienek nie dodano dimetylosulfotlenku. Zawartość studni została przeniesiona na nowy talerz.</li>
 <li>Absorbancję odczytano przy długości fali 490 nm, a procentową żywotność określono przez normalizację absorbancji do średniej absorbancji nieskazitelnej próbki NiTi. Wykonano co najmniej pięć powtórzeń dla każdego typu próbki.</li>
</ol>
3. Badania morfologii komórek pod mikroskopią konfokalną
<ol>
 <li>Do obrazowania konfokalnego komórek mięśni gładkich aorty szczura substraty umieszczono w 8-komorowym szkiełku (Thermo Scientific). Komórki wysiewano w ilości 25 000 komórek/komorę i inkubowano przez 3 dni w temperaturze 37 °C i 5% CO2 .</li>
 <li>Komórki utrwalono na podłożu za pomocą 4% formaldehydu w roztworze soli fizjologicznej buforowanej fosforanem przez 20 minut.</li>
 <li>Przepuszczalny z 0,1% Triton-X przez 1 min.</li>
 <li>Aktynę barwiono falloidyną Alexa Fluor 488 (Life Technologies). 100 μl falloidyny alexafluor 488 w stężeniu 200 jednostek/ml w metanolu dodano do 1,9 ml soli fizjologicznej buforowanej fosforanem. Komórki barwiono 250 μl falloidyny alexafluor 488 przez 45 minut, a następnie dwukrotnie przemywano solą fizjologiczną buforowaną fosforanami.</li>
 <li>Jądra montowano za pomocą fluorescencyjnego podłoża montażowego VectaShield zawierającego DAPI (Vector Laboratories). Obrazy konfokalne zostały wykonane za pomocą aparatu Nikon Confocal TI. Jako kontrolę użyto komory obsianej komórkami bez żadnego substratu.</li>
</ol>
4. Badania adsorpcji białek
<ol>
 <li>Wymiary podłoża mierzono suwmiarką przed rozpoczęciem eksperymentów z adsorpcją białek. Wykonano trzy pomiary z każdej strony próbek o powierzchni około kwadratu i uśredniono, aby uzyskać długość i szerokość.</li>
 <li>Każdą próbkę, nieskazitelny NiTi, 1sccm i 4sccm Gr-NiTi inkubowano z 1 mg/ml albuminy w roztworze soli fizjologicznej buforowanej fosforanami (PBS) lub 1 mg/ml fibrynogenu w PBS w temperaturze pokojowej przez 3 godziny.</li>
 <li>Podobne próbki połączono w probówce mikrowirówkowej z 200 μl redukcyjnego buforu do próbek i gotowano przez 5 minut.</li>
 <li>Próbki następnie rozcieńczono w buforze Tris/Glycine/SDS (Bio-Rad) i przepuszczono przez 4-15% żel do elektroforezy poliakrylamidowej Tris (Bio-Rad) pod napięciem 90 V przez 100 minut.</li>
 <li>Żele zostały następnie wybarwione SYPRO Red. Rozcieńczyć roztwór podstawowy SYPRO Red (Life Technologies) w stosunku 1:5 000 w 7,5 v/v% kwasie octowym. Plamić żele przez 60 min.</li>
 <li>Żele obrazowe za pomocą Flourchem SP (Alpha Innotech). Intensywność fluorescencji określono ilościowo za pomocą oprogramowania ImageJ. Intensywność fluorescencji z każdej próbki znormalizowano przez całkowitą powierzchnię substratu, a adsorpcję fibrynogenu porównano z adsorpcją albuminy.</li>
</ol>
5. Western Blotting dla ekspresji białka
<ol>
 <li>Western blot przeprowadzono w celu analizy całkowitej aktyny w komórkach mięśni gładkich aorty szczura. Komórki wysiewano po 10 000 komórek/substrat na 96-dołkowej płytce.</li>
 <li>Komórki hodowano przez trzy dni przed usunięciem pożywki. Białko całkowite ekstrahowano przy użyciu buforu RIPA i przeprowadzono standardowy test BCA (Lamda) w celu ilościowego określenia białka całkowitego.</li>
 <li>Próbki rozcieńczono do tego samego stężenia w RIPA, a następnie gotowano w redukującym buforze do próbek przez 5 minut.</li>
 <li>Białka oddzielono 4-15% żelem poliakrylamidowym Tris za pomocą elektroforezy pod napięciem 90 V przez 100 minut. Do oceny masy cząsteczkowej białka wykorzystano kalejdoskopowy wzorzec białka (Bio-Rad).</li>
 <li>Białka przeniesiono do membrany PVDF i zablokowano 1% roztworem beztłuszczowego mleka w proszku (Bio-Rad).</li>
 <li>Całkowita aktyna została oznaczona króliczym przeciwciałem anty-szczurzym aktyny (Sigma). Do wykrycia przeciwciała pierwszorzędowego użyto zestawu chemiluminescencyjnego BM (Roche). Membrany obrazowano za pomocą sprzętu do obrazowania FlourChem SP, a intensywność fluorescencji mierzono za pomocą oprogramowania ImageJ. Intensywność fluorescencji znormalizowano przez porównanie z nieskazitelną próbką NiTi.</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>

Nie stwierdzono konfliktu interesów.

Biokompatybilność i cytotoksyczność: Metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) uzyskano próbki grafenu polikrystalicznego, które naśladowały ziarna kryształu Cu, jak pokazano na rysunku 1a. Zastosowaliśmy spektroskopię Ramana, aby potwierdzić obecność jednowarstwowego (kilkuwarstwowego) grafenu w próbkach 1 sccm (4 sccm) (patrz rysunek 1b). Wyraźnie widać, że próbki 1 sccm (4 sccm) wykazują intensywne (stosunkowo słabsze) pasmo G' wskazujące na jednowarstwowy (kilkuwarst...

Ostatnie trzy dekady były świadkami odkrycia nowatorskich terapii opartych na materiałach i urządzeń do leczenia chorób i diagnostyki. Nowatorskie materiały stopowe, takie jak nitinol (NiTi) i stal nierdzewna, są często stosowane w produkcji implantów biomedycznych ze względu na ich doskonałe właściwości mechaniczne. 1-3 Pozostaje jednak wiele wyzwań związanych z cytotoksycznością materiałów egzogennych, biokompatybilnością i hemokompatybilnością. Metaliczny charakter tych stopów powoduje słabą bio- i hemokompatybilność z powodu wypłukiwania metali, braku adhezji komórek, proliferacji i zakrzepicy w kontakcie z płynącą krwią (taką jak cewniki, przeszczepy naczyń krwionośnych, stenty naczyniowe, sztuczne zastawki serca itp.). 1, 4, 5 Interakcja białek lub żywych komórek z powierzchnią implantu może prowadzić do silnej odpowiedzi immunologicznej, a wynikająca z tego kaskada reakcji biochemicznych może niekorzystnie wpłynąć na funkcjonalność urządzenia. Dlatego ważne jest, aby uzyskać kontrolę nad interakcjami między implantami biomedycznymi a otaczającym je środowiskiem biologicznym. Modyfikacja powierzchni jest często stosowana w celu zmniejszenia lub zapobieżenia niekorzystnej reakcji fizjologicznej pochodzącej z materiału implantu. Oczekuje się, że idealna powłoka powierzchniowa będzie charakteryzować się wysoką przyczepnością, obojętnością chemiczną, wysoką gładkością oraz dobrą hemo- i biokompatybilnością. Wcześniej wiele materiałów, w tym węgiel diamentopodobny (DLC), SiC, TiN, TiO2 i wiele materiałów polimerowych, zostało przetestowanych jako biokompatybilne powłoki powierzchni implantów. 1, 6-23 Jednak materiały te nadal nie są w stanie spełnić wszystkich kryteriów funkcjonalnych dla odpowiedniej powłoki powierzchni implantu.
Odkrycie warstwy węgla sp2 o grubości atomu, znanej jako grafen, otworzyło drzwi do rozwoju nowych materiałów wielofunkcyjnych. Oczekuje się, że grafen będzie idealnym kandydatem do powlekania powierzchni implantów, ponieważ jest chemicznie obojętny, atomowo gładki i bardzo trwały. W niniejszym liście badamy przydatność grafenu jako powłoki powierzchniowej dla implantów biomedycznych. Nasze badania pokazują, że nitinol pokryty grafenem (Gr-NiTi) spełnia wszystkie kryteria funkcjonalne, a dodatkowo wspiera doskonały wzrost komórek mięśni gładkich i śródbłonka, prowadząc do lepszej proliferacji komórek. Stwierdzamy również, że adsorpcja albuminy w surowicy na Gr-NiTi jest wyższa niż fibrynogenu. Co ważne, (i) nasze szczegółowe pomiary spektroskopowe potwierdziły brak transferu ładunku między grafenem a fibrynogenem, co sugeruje, że powłoka grafenowa hamuje aktywację płytek krwi przez implanty, (ii) powłoki grafenowe nie wykazują żadnej znaczącej toksyczności in vitro dla linii komórkowych śródbłonka i mięśni gładkich, potwierdzając ich biokompatybilność, oraz (iii) powłoki grafenowe są chemicznie obojętne, trwałe i nieprzepuszczalne w środowisku przepływającej krwi. Te właściwości hemo- i biokompatybilne, wraz z wysoką wytrzymałością, obojętnością chemiczną i trwałością, sprawiają, że powłoki grafenowe są idealną powłoką powierzchniową.

<table><tbody><tr><td colspan="4">odczynnik</td></tr><tr><td>Zmodyfikowany Eagle Medium firmy Dulbecco</td><td>ATCC</td><td>30-2002</td><td></td></tr><tr><td>Niebieski bromek tetrazolu tiazolylu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M2128</td><td></td></tr><tr><td>CellTiter 96 Wodny test proliferacji komórek w jednym roztworze (MTS)</td><td>Promega</td><td>G3582</td><td></td></tr><tr><td>Dimetylosulfotlenek</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D8418</td><td></td></tr><tr><td>36,5% formaldehyd</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 falloidyna</td><td>Life Technologies</td><td>A12379</td><td></td></tr><tr><td>Podłoże montażowe VECTASHIELD z DAPI</td><td>Vector Laboratories</td><td>H-1200</td><td></td></tr><tr><td>Albumina surowicy ludzkiej</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A9511</td><td></td></tr><tr><td>Człowiek fibrynogen</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tris/Glicyna/SDS</td><td>Bio-Rad</td><td>161-0732</td><td></td></tr><tr><td>Gotowy żel Tris-HCl Żel</td><td>Bio-Rad</td><td>161-1158</td><td></td></tr><tr><td>Kwas octowy</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>Test białka o niskiej zawartości BCA</td><td>Lamda Biotech</td><td>G1003</td><td></td></tr><tr><td>Precyzja Plus Kalejdoskop Białkowy Standard</td><td>Bio-Rad</td><td>161-0375</td><td></td></tr><tr><td>Błona PVDF Immun-Blot</td><td>Bio-Rad</td><td>162-0177</td><td></td></tr><tr><td>Bloker blottingu odtłuszczone mleko w proszku</td><td>Bio-Rad</td><td>170-6404XTU</td><td></td></tr><tr><td>Przeciwciało antyaktynowe wytwarzane u królika</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A2066</td><td></td></tr><tr><td>BM Zestaw do leczenia zaburzeń chemiluminescencji Western Blotting (mysz/królik)</td><td>Roche Applied Science</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bufor 11520709001 RIPA</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">Sprzęt</td></tr><tr>Horiba <td>Spektrometr Ramana</td> <td>JobinYvon</td><td>Dilor XY 98</td><td></td></tr><tr><td>Mikroskop</td><td>konfokalny</td><td>Nikon Mikroskop</td><td></td></tr> <tr><td>Eclipse TIThermoscientific</td><td>Czytnik</td><td></td><td></td>płytek</tr><tr><td>Bio-Rad</td><td>Zasilacz</td><td>164-5050</td><td>Zasilacz podstawowy PowerPac</td></tr><tr><td>Bio-Rad</td><td>Komórka do elektroforezy</td><td>165-8004</td><td>Mini-PROTEAN tetra cell </td></tr><tr><td>Bio-Rad</td><td>Kaseta z uchwytem na żel</td><td>170-3931</td><td>Kaseta z mini uchwytem na żel</td></tr></tbody></table>

powłoki grafenowe do implantów biomedycznych

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Atomowo gładki grafen jako powłoka powierzchniowa ma potencjał do poprawy właściwości implantów. Przedstawiono w ten sposób metodę powlekania stopów nitinolu warstwami grafenu o grubości nanometrów do zastosowań jako materiał stentowy. Grafen wyhodowano na podłożach miedzianych poprzez chemiczne osadzanie z fazy gazowej, a następnie przeniesiono na podłoża nitinolowe. Aby zrozumieć, w jaki sposób powłoka grafenowa może zmienić odpowiedź biologiczną, zbadano żywotność komórek śródbłonka aorty szczura i komórek mięśni gładkich aorty szczura. Ponadto zbadano wpływ powłok grafenowych na adhezję i morfologię komórek za pomocą fluorescencyjnej mikroskopii konfokalnej. Komórki wybarwiono pod kątem aktyny i jąder i zauważono różnice między nieskazitelnymi próbkami nitinolu w porównaniu z próbkami pokrytymi grafenem. Całkowitą ekspresję aktyny z komórek mięśni gładkich aorty szczura stwierdzono przy użyciu western blot. Charakterystykę adsorpcji białek, wskaźnik potencjalnej trombogenności, określono dla albuminy surowicy i fibrynogenu za pomocą elektroforezy żelowej. Ponadto przeniesienie ładunku z fibrynogenu na substrat wydedukowano za pomocą spektroskopii Ramana. Stwierdzono, że powłoka grafenowa na podłożach nitinolowych spełniała wymagania funkcjonalne dla materiału stentu i poprawiała odpowiedź biologiczną w porównaniu z nitinolem niepowlekanym. Tak więc nitinol pokryty grafenem jest realnym kandydatem na materiał stentowy.

<img src="/files/ftp_upload/50276/50276fig1.jpg" alt="Synteza grafenu: widma SEM i Ramana, obraz mikroskopowy przedstawia interfejs grafen/NiTi." data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 1"> 
 Rycina 1. a) Wielokrystaliczny grafen grown metodą CVD na foliach miedzianych naśladuje ziarna kryształów metalu (skala: 10 μm). b) Widmo Ramana dla grafenu 1 sccm (4 sccm) wykazuje intensywne (relatywnie słabsze) pasmo G', co wskazuje na monowars...

Grafen oferuje potencjał jako materiał powłokowy dla implantów biomedycznych. W niniejszej pracy przedstawiono metodę powlekania stopów nitinolu warstwami grafenu o grubości nanometrów i określono, w jaki sposób grafen może wpływać na odpowiedź implantu.

Powłoki grafenowe do implantów biomedycznych

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

Ogólnym celem niniejszej procedury jest zaprezentowanie metody powlekania metalowego stopu z pamięcią kształtu nitinol grafenem w celu poprawy hemokompatybilności materiałów implantacyjnych mających kontakt z krwią. Jest to realizowane poprzez wstępny wzrost grafenu na foliach miedzianych z wykorzystaniem chemicznego osadzania z fazy gazowej. Drugim krokiem jest trawienie folii miedzianych i przeniesienie tak przygotowanego grafenu na podłoża z nitinolu.Następnie powlekone grafenem podłoża z nitinolu są wykorzystywane do hodowli komórek śródbłonka oraz komórek mięśni gładkich. W celu oceny cytokompatybilności przeprowadzany jest kolejny test polegający na sprawdzeniu hemokompatybilności poprzez osadzanie obu białek, fibrynogenu i albuminy, na powlekonych grafenem podłożach z nitinolu. Ostatecznie, w celu wykazania skutecznego powlekania grafenem, poprawy morfologii komórek, zwiększenia żywotności komórek oraz lepszej hemokompatybilności, zastosowano mikrospektroskopię Ramanowską, mikroskopię konfokalną, testy cytotoksyczności in vitro oraz analizę białek metodą SDS-PAGE.Główną zaletą tej techniki, podobnie jak w przypadku istniejących metod, takich jak powlekanie polimerami, jest t

graphene-coatings-for-biomedical-implants

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Opisano wysokoprzepustową metodę mikromatrycową do identyfikacji polimerów, które redukują wiązanie powierzchni bakteryjnej na urządzeniach medycznych.

Wysokowydajna identyfikacja polimerów odstraszających bakterie do wyrobów medycznych

Integracja przewodzących nanocząstek, takich jak nanopłytki grafenu, z materiałami kompozytowymi z włókna szklanego tworzy wewnętrzną sieć elektryczną podatną na obciążenia. W tym miejscu proponuje się różne metody otrzymywania czujników tensometrycznych oparte na dodaniu nanopłytek grafenu do matrycy epoksydowej lub jako powłoki na tkaninach szklanych.

Wykrywanie odkształceń oparte na wieloskalowych materiałach kompozytowych wzmocnionych nanopłytkami grafenu

Tutaj prezentujemy protokół hodowli 3D komórek glejowych pochodzących z mózgu szczura, w tym astrocytów, mikrogleju i oligodendrocytów. Pokazujemy pierwotną hodowlę komórkową, syntezę hydrożelu metakrylowanego kwasu hialuronowego (HAMA), fotopolimeryzację HAMAfotopolimeryzację i enkapsulację komórek oraz przetwarzanie próbek do konfokalnego i skaningowego obrazowania mikroskopem elektronowym.

Ulepszone hodowle hydrożelowe 3D pierwotnych komórek glejowych do modelowania in vitro zapalenia układu nerwowego

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania wielościanów 3D na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami.

Wytwarzanie trójwymiarowych wielościanów na bazie grafenu za pomocą samoczynnego składania podobnego do origami

Prezentowany jest tutaj protokół oznaczania białek błonowych w komórkach ssaków i pokrywania próbki grafenem do skanowania w fazie ciekłej transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Za pomocą tego protokołu można również badać stabilność próbek w stosunku do uszkodzeń spowodowanych promieniowaniem.

Grafenowa obudowa chemicznie utrwalonych komórek ssaków do mikroskopii elektronowej w fazie ciekłej

Obecny protokół demonstruje rozwój biosensora grafenowego tranzystora polowego (EGGFET) bramkowanego elektrolitem i jego zastosowanie w wykrywaniu biomarkerów immunoglobuliny G (IgG).

Opracowanie i funkcjonalizacja grafenowego tranzystora polowego bramkowanego elektrolitem do detekcji biomarkerów

Obecny protokół opisuje narzędzia do obsługi mikroelektrod wewnętrznych z krzemu podczas zabiegów modyfikacji powierzchni poprzez osadzanie gazu i reakcje roztworu wodnego. Szczegółowo wyjaśniono montaż komponentów używanych do obsługi urządzeń podczas całej procedury.

Narzędzia do obróbki powierzchniowej krzemowych płaskich mikroelektrod wewnątrzkorowych

W tym manuskrypcie demonstrujemy przygotowanie biohybrydowego hydrożelowego biotuszu zawierającego grafen do użycia w inżynierii tkanek obwodowych. Za pomocą tego biohybrydowego materiału 3D przeprowadzany jest protokół różnicowania neuronalnego komórek macierzystych. Może to być ważny krok w kierunku wprowadzenia podobnych biomateriałów do kliniki.

Przygotowanie i charakterystyka biohybrydowego biotuszu hydrożelowego 3D na bazie grafenu do neuroinżynierii obwodowej

Nowatorskie nanokompozyty nanowstążek grafenu i nanocząstek hydroksyapatytu zostały przygotowane przy użyciu syntezy w fazie roztworu. Hybrydy te, zastosowane w bioaktywnych rusztowaniach, mogą wykazywać potencjalne zastosowania w inżynierii tkankowej i regeneracji kości.

Synteza nanokompozytów grafen-hydroksyapatyt do potencjalnych zastosowań w inżynierii tkanki kostnej

Tutaj wprowadzamy nanokompozyty tlenek grafenu i miedź (GO/Cu) jako nanomateriał antybakteryjny. Skuteczność przeciwbakteryjną nanokompozytów GO/Cu oceniano zarówno wobec bakterii Gram-dodatnich, jak i opornych na antybiotyki.

Wytwarzanie antybakteryjnych nanokompozytów tlenek grafenu i miedź

Poznaj metodę nanoszenia grafenu na stopy niklowo-tytanowe w celu poprawy hemokompatybilności implantów biomedycznych. Technika ta zwiększa trwałość i odporność na korozję materiałów kontaktujących się z krwią.

Powłoki grafenowe do implantów biomedycznych

Przeglądaj więcej filmów