Revestimientos de grafeno para Implantes Biomédicos

Resumen

El grafeno ofrece potencial como un material de recubrimiento para implantes biomédicos. En este estudio hemos demostrado un método para el revestimiento de aleaciones de nitinol con capas nanométricas de grafeno y determinar cómo grafeno puede influir en la respuesta del implante.

Resumen

Grafeno atómicamente lisa como un revestimiento de superficie tiene el potencial de mejorar las propiedades de los implantes. Esto demuestra un método para el revestimiento de aleaciones de nitinol con capas nanométricas de grafeno para aplicaciones como un material de stent. El grafeno se hizo crecer en sustratos de cobre a través de la deposición química de vapor y luego se transfirieron a sustratos nitinol. Con el fin de entender cómo el recubrimiento grafeno podría cambiar la respuesta biológica, la viabilidad celular de las células endoteliales de aorta de rata y células de músculo liso de aorta de rata fue investigado. Además, el efecto de grafeno recubrimientos sobre la adhesión celular y la morfología se examinó con microscopio confocal fluorescente. Las células se tiñeron para la actina y los núcleos, y no había diferencias notables entre prístinas muestras de nitinol en comparación con grafeno recubiertos muestras. La expresión de actina total a partir de células de músculo liso de aorta de rata se encontró mediante Western blot. Adsorción de proteínas características, un indicador para trombogenicidad potencial, were determinado para el fibrinógeno y albúmina de suero con electroforesis en gel. Además, la transferencia de carga a partir de fibrinógeno al sustrato se dedujo utilizando la espectroscopia Raman. Se encontró que el recubrimiento de grafeno en nitinol sustratos cumplen los requisitos funcionales de un material de la endoprótesis y mejorar la respuesta biológica en comparación con sin revestir nitinol. Por lo tanto, el grafeno recubierto nitinol es un candidato viable para un material de stent.

Introducción

Las últimas tres décadas han sido testigos de descubrimiento de nuevos materiales basados ​​en terapias y dispositivos para tratamientos de enfermedades y diagnósticos. Nuevos materiales de aleación tales como el nitinol (NiTi) y acero inoxidable a menudo se utilizan en la fabricación del implante biomédico debido a sus propiedades mecánicas superiores. ^1-3 Sin embargo, numerosos desafíos debido a la citotoxicidad material exógeno, bio-y hemo-compatibilidad. La naturaleza metálica de estas aleaciones resultados pobres en bio-y hemocompatibilidad debido a la lixiviación de metales, la falta de adhesión celular, la proliferación, y trombosis cuando entra en ....

Protocolo

1. El grafeno recubrimiento de NiTi

1. Las muestras de grafeno utilizados en este estudio se cultivaron en cobre (Cu) sustratos utilizando la técnica de deposición química de vapor, y se transfirió posteriormente a 4,5 mm ² sustratos de NiTi.
2. Cu láminas (1 cm x 1 cm) se colocaron en un horno de tubo de 1 pulgada de cuarzo y se calentó a 1.000 ° C en presencia de 50 sccm de H ₂ y 450 sccm de Ar.
3. Metano siguiente, (1 sccm y 4) se introduce en el horno a diferentes caudales de 20-30 min. Las muestras se enfriaron finalmente a temperatura ambiente bajo flujo de H _2, Ar y CH _4.
4. A continuació....

Resultados

. Figura 1 a) ECV crecido grafeno policristalino sobre láminas de Cu imita los granos de cristal de metal (barra de escala: 10 micras). b) Espectro Raman de 1 sccm (4 sccm) grafeno monocapa muestra intenso (relativamente débil) G 'banda indica (capa de unos pocos) como carácter de preparados grafeno. c) imagen de AFM de grafeno transfiere a NiTi muestra una rugosidad de ~ 5 nm. Barra de escal.......

Discusión

Biocompatibilidad y citotoxicidad: La deposición química de vapor (CVD) dio muestras policristalinas de grafeno que imitaban granos de cristal de Cu, como se muestra en la Figura 1a. Se empleó la espectroscopia de Raman para confirmar la presencia de la monocapa (capa pocos) grafeno en 1 sccm (4 sccm) muestras (véase la figura 1b). Claramente, un sccm (4 sccm) muestras exhiben banda indicativa de monocapa intenso (relativamente débil) G '(capa de unos pocos) grafeno.

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
			Reactivo
Dulbecco Modificado Medio Eagle	ATCC	30-2002
Tiazolil azul tetrazolio	Sigma-Aldrich	M2128
CellTiter 96 Aqueous Una célula proliferación solución de ensayo (MTS)	Promega	G3582
Sulfóxido de dimetilo	Sigma-Aldrich	D8418
36,5% de formaldehído	Sigma-Aldrich	F8775
Triton X-100	Sigma-Aldrich	T8787
Alexafluor 488 phalloidin	Life Technologies	A12379
Vectashield medio de montaje con DAPYo	Vector Laboratories	H-1200
La albúmina sérica humana	Sigma-Aldrich	A9511
El fibrinógeno humano
Tris / Glicina / SDS	Bio-Rad	161-0732
Ready Gel Gel Tris-HCl	Bio-Rad	161-1158
Ácido acético	Sigma-Aldrich	45726
SYPRO Red	Life Technologies	S-6653
Proteína bajo ensayo BCA	Lamda Biotech	G1003
Precision Plus Protein estándar Kaleidoscope	Bio-Rad	161-0375
Immun-Blot PVDF membrana	Bio-Rad	162-0177
Blotting bloqueador grado de leche sin grasa seca	Bio-Rad	170-6404XTU
Anti-actina de anticuerpos producido en conejo	Sigma-Aldrich	A2066
BM quimioluminiscencia Western Blotting kit (mouse / conejo)	Roche Applied Science	11520709001
Tampón RIPA	Sigma-Aldrich	R0278
NiTi (51% Ni, 49% de Ti)	Alfa-Aesar	44953
			Equipo
Horiba JobinYvon	Raman	Dilor XY 98
Nikon	Microscopio confocal	Eclipse TI microscopio
Thermoscientific	Lector de placas
Bio-Rad	Fuente de alimentación	164-5050	PowerPac fuente de alimentación básica
Bio-Rad	La electroforesis de células	165-8004	Mini-PROTEAN tetra célula
Bio-Rad	Gel portacasetes	170-3931	Gel Mini cassette