Abstract
Endowing सामग्री सेल चिपकने वाला गुणों के साथ सतह biomaterial अनुसंधान और ऊतक इंजीनियरिंग में एक आम रणनीति है। यह पहले से ही मंजूरी दे दी पॉलिमर चिकित्सा के क्षेत्र में एक लंबे समय से उपयोग किया है कि क्योंकि इन सामग्रियों को अच्छी तरह से नए संश्लेषित पॉलिमर की शुरूआत बचा जा सकता है, के साथ जुड़े और कानूनी मुद्दे हैं के लिए विशेष रूप से दिलचस्प है। Polytetrafluoroethylene (PTFE) संवहनी ग्राफ्ट के निर्माण के लिए सबसे अक्सर कार्यरत सामग्री में से एक है, लेकिन बहुलक कोशिका आसंजन सुविधाओं को बढ़ावा देने का अभाव है। Endothelialization, यानी, ग्राफ्ट endothelial कोशिकाओं की एक परत के साथ मिला हुआ भीतरी सतह की पूरी कवरेज अनुकूलतम प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है, मुख्य रूप से कृत्रिम इंटरफेस के thrombogenicity को कम करने से।
इस अध्ययन पेप्टाइड संशोधित PTFE पर endothelial कोशिकाओं के विकास की जांच और असंशोधित सब्सट्रेट पर प्राप्त उन लोगों के लिए इन परिणामों की तुलना। साथ युग्मनendothelial सेल चिपकने वाला पेप्टाइड Arg-ग्लू-एएसपी-वैल (REDV) बाद में विकार कदम के द्वारा पीछा किया, Fluorin युक्त बहुलक अभिकर्मक सोडियम naphthalenide का उपयोग कर के सक्रियण के माध्यम से किया जाता है। सेल संस्कृति मानव नाल की शिरा endothelial कोशिकाओं (HUVECs) और उत्कृष्ट सेलुलर विकास का उपयोग कर पेप्टाइड स्थिर सामग्री पर एक दो सप्ताह की अवधि में प्रदर्शन किया है पूरा किया है।
Introduction
चिकित्सा में इस्तेमाल किया विभिन्न पॉलिमर कि कुछ समय बढ़ाया biocompatibility, यानी, सेल चिपचिपाहट की कमी है, fibrotic encapsulation और thrombogenicity की प्रेरण प्रदर्शन नहीं करते के लिए अनुमोदित किया गया है, कुछ का उल्लेख करने के लिए। biomaterial और जैविक प्रणाली के बीच बातचीत मुख्य रूप से प्रत्यारोपण की सतह पर जगह लेता है। एक परिणाम के रूप में, अनुसंधान के क्रम में एक वांछित आवेदन के लिए उपयुक्त गुण बनाने के लिए सामग्री के थोक गुण अप्रभावित जाते वक्त में सतह संशोधन पर ध्यान केंद्रित किया है। Polytetrafluoroethylene (PTFE) एक physiologically अक्रिय बहुलक के रूप में इस तरह के हर्निया शल्य जाल 1, चिकित्सा बंदरगाहों 2 और, सबसे महत्वपूर्ण बात, नाड़ी ग्राफ्ट 3 के रूप में कई चिकित्सा क्षेत्र में इस्तेमाल किया जाता है।
विशेष रूप से रक्त से संपर्क स्थितियों में PTFE के हाइड्रोफोबिक प्रकृति, प्लाज्मा घटकों की और एक परिणाम के रूप में प्लेटलेट आसंजन unspecific सोखना कारण अक्सर thromboti में जिसके परिणामस्वरूपसी घटनाओं और भ्रष्टाचार 4 का रोड़ा। इसके अलावा, PTFE, सबसे पॉलिमर की तरह, सेलुलर आसंजन और कवरेज जो एक वांछनीय सुविधा संवहनी भ्रष्टाचार 5 के भीतरी (ल्यूमिनल) सतह पर endothelial कोशिकाओं (ईसीएस) के एक लाभकारी परत के गठन को प्रेरित करने के लिए होगा का समर्थन नहीं करता। एक biomimetic endothelium अपनी प्राकृतिक बराबर के कार्यों में से कई, विशेष रूप से अपने antithrombogenic गुण 6 को पूरा करने की उम्मीद है। एक सामान्य biomimetic संशोधन रणनीति विशेष रूप से सेल चिपचिपाहट के साथ सामग्री endowing सामग्री थोक गुण अप्रभावित जाते वक्त की अवधारणा पर आधारित है। इसके अलावा, प्लेटलेट आसंजन विरोधी चिपकने वाला (एंटी-दूषण) विशेषताओं 7 को शामिल करके कम किया जा सकता है। विभिन्न पेप्टाइड्स - ज्यादातर बाह्य मैट्रिक्स के प्रोटीन से निकाली गई - वर्णित किया गया है कि दृढ़ता से सेलुलर रिसेप्टर्स के लिए बाध्य, इंटेग्रिन 8 के वर्ग से संबंधित द्वारा सेल आसंजन बढ़ाने के लिए। होनाइस संबंध में सेंट प्रसिद्ध उदाहरण पेप्टाइड Arg-Gly-एएसपी (RGD) है कि सबसे अधिक प्रकार की कोशिकाओं के साथ सूचना का आदान प्रदान होता है। अन्य अमीनो एसिड दृश्यों इंटेग्रिन विशेष रूप से विशिष्ट कोशिकाओं पर व्यक्त द्वारा मान्यता प्राप्त हैं। उदाहरण के लिए, Arg-ग्लू-एएसपी-वैल (REDV) और Tyr-इले-Gly-SER-Arg (YIGSR) एक विशिष्ट तरीके से 9 में ईसीएस के लिए बाध्य करने के लिए पाया गया है। ऐसे पेप्टाइड्स के सहसंयोजक स्थिरीकरण धातुओं और पॉलिमर 10,11 सहित स्वाभाविक गैर चिपकने वाली सामग्री के ढेर सारे पर बाहर किया गया है।
झरझरा PTFE, और अधिक ठीक से विस्तार PTFE (ePTFE) - पॉलीथीन terephthalate (पीईटी) के साथ - नाड़ी के उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण सामग्री grafts 12 है। ऐसे प्लाज्मा संशोधन के रूप में 13 या रासायनिक तरीकों 14 से उचित उपचार के लिए स्थापित शारीरिक तकनीक, तथ्य यह है कि झरझरा और / या ट्यूबलर संरचना pores या लुमेन क्रमशः अंदर आसानी से इलाज नहीं कर रहे हैं द्वारा बाधा उत्पन्न कर रहे हैं। गीले रसायन विज्ञानPTFE पर Fluorin युक्त बहुलक है कि ज्यादातर रासायनिक हमलों में 15 को तैयार नहीं की अत्यधिक जड़ प्रकृति की वजह से एक मुश्किल काम है।
इस पत्र में हम एक सहसंयोजक संशोधन रणनीति के लिए एक अपेक्षाकृत सरल विधि का वर्णन है। PTFE bondable प्रस्तुत करने के लिए एक प्रक्रिया से अनुकूलित, कार्य समूहों सामग्री सतह कि जैविक रूप से सक्रिय अणुओं के आगे विकार के लिए लंगर अंक के रूप में काम पर बनाया गया था।
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Protocol
1. सोडियम Naphthalenide सक्रिय समाधान और सतह सक्रियण की तैयारी
नोट: एक अच्छी तरह हवादार धूआं हुड में प्रतिक्रियाओं बाहर ले। अत्यधिक ज्वलनशील सॉल्वैंट्स और धातु सोडियम की तरह संक्षारक धातुओं से निपटने के लिए सामान्य नियमों का पालन करें। नेफ़थलीन एक बहुत अप्रिय गंध (mothball), बहुत कम मात्रा में भी है! यदि नहीं तो संकेत नहीं प्रतिक्रियाओं कमरे के तापमान पर प्रदर्शन कर रहे हैं। सोडियम azide बेहद जहरीला है! THF (99.9%, सामग्री की सूची देखें)% से अधिक लगभग 20 संग्रहीत किया गया था आणविक चलनी (मात्रा से)। सोडियम पर एक ध्यान देने योग्य पानी की सामग्री के साथ THF गढ़ने। सोडियम naphthalenide के गठन उत्पन्न नहीं होती है, तो पानी की मात्रा का पता लगाने में मौजूद हैं।
- 20 मिलीलीटर tetrahydrofuran में नेफ़थलीन की 1.4 ग्राम (10.9 mmol) का एक समाधान (THF, 3 एक आणविक चलनी से अधिक सूखे) के लिए, एक पेंच से ढकी 100 मिलीलीटर कांच की एक PTFE- के साथ सुसज्जित बोतल में 0.25 जी (10.9 mmol) सोडियम धातु जोड़ने लेपित चुंबकीय सरगर्मी बार।
नोट: Dissolu(- 40 डिग्री सेल्सियस 35) tion बहुत छोटे टुकड़े और मामूली हीटिंग में सोडियम काटने से बढ़ाया जा सकता है। अंतिम समाधान एक काले, थोड़ा हरा रंग है और कड़ाई से सूखे की स्थिति के तहत संग्रहीत किया जा सकता है। - 0.5 मिमी मोटी पन्नी माल से 12 मिमी व्यास की PTFE डिस्क बाहर पंच। मार्क एक पक्ष (जैसे, एक पत्र डाक टिकट पंच का उपयोग) और आईएसओ propanol के साथ साफ।
- संदंश का उपयोग कर 2 मिनट - 1 के लिए सक्रिय समाधान (1.1 कदम) में व्यक्तिगत रूप से सेते PTFE-नमूने हैं। नोट: गहरे भूरे रंग सफेद से रंग बदलने के सफल उपचार इंगित करता है।
- इसके बाद आईएसओ propanol साथ THF के साथ दो बार और फिर कुल्ला।
नोट: naphthalenide समाधान समाप्त हो रहा है जब एक पानी हल्के भूरे रंग के लिए अपने रंग बदल जाता है। अप्रयुक्त naphthalenide समाधान (संभवतः धातु सोडियम युक्त) धीरे-धीरे निपटान से पहले आईएसओ propanol जोड़कर विघटित हो गया है। - हाइड्रोजन पेरोक्साइड (30%) 3 घंटे के लिए 20% से युक्त (डब्ल्यू / वी) Trichloroacetic एसिड में इलाज के नमूने oxidize। धुलाईपानी और सूखे के साथ। सतह अब एक मामूली भूरा रूप दिया है। नोट: सक्रियण और ऑक्सीकरण परिणाम की सतह का एक काफी बढ़ wettability में। यह निष्कर्ष पहले से 14 में विस्तार से जांच की गई थी।
- 2 घंटे के लिए 50% (वी / वी) hexamethylene diisocyanate (HMDI) शुष्क THF में साथ ऑक्सीकरण डिस्क समझो, THF से कुल्ला और सूखी छोड़ दें।
- 3 घंटा और सूखी - 2 के लिए पानी में आइसोसाइनेट असर नमूने Hydrolyze। नोट: अंतिम अमीनो-क्रियाशील PTFE सतह दूर आइसोसाइनेट असर नमूनों की तुलना में अधिक स्थिर है और आगे युग्मन के लिए कई मानक crosslinkers साथ संगत है।
2. पेप्टाइड स्थिरीकरण
- कार्बोनेट बफर, पीएच 9 50 मिमी में 20% (वी / वी) diethyleneglycol diglycidyl ईथर (diepoxide) के घोल तैयार करें।
- उल्लेखनीय पक्ष के साथ aminated डिस्क व्यक्तिगत रूप से एक 24 अच्छी तरह से थाली में रखें और epoxide समाधान के 1.5 मिलीलीटर जोड़ें। नमूनों की पूर्ण कवरेज सुनिश्चित करें। 2 घंटे के लिए सेते हैं और दो धोनेपानी के साथ और एक बार कार्बोनेट बफर के साथ बार।
- एक ताजा 24 अच्छी तरह से थाली की अलग-अलग कुओं की तह तक, 50 मिमी में 0.5 मिलीग्राम / एमएल पेप्टाइड (जैसे, REDV) कार्बोनेट बफर, पीएच 9 0.01% युक्त NaN 3 के 50 μl जोड़ें और ध्यान से epoxy-क्रियाशील डिस्क उल्टा जगह -down पेप्टाइड समाधान के ड्रॉप पर (यानी, नीचे की ओर चिह्नित)। सुनिश्चित करें कि अच्छी तरह से नीचे और PTFE डिस्क के बीच अंतरिक्ष के लिए पूरी तरह से केशिका क्रिया के कारण गीला है बनाओ।
- एक गीला कक्ष में सेते हैं (जैसे, एक तंग समापन ढक्कन के साथ किसी भी sealable प्लास्टिक बॉक्स) में कम से कम 3 घंटा या रात भर के लिए (तल पर गीले टिश्यू पेपर रखकर) humidified वातावरण के साथ।
ध्यान दें: हालांकि REDV आकृति के रूप में अच्छी तरह से विशेषता माना जा सकता है, एक तले या रिवर्स अमीनो एसिड अनुक्रम में एक अतिरिक्त नकारात्मक नियंत्रण के रूप में शामिल किया जा सकता है। - पानी के साथ तीन बार धोएं और कम से कम 30 मिनट के लिए 50% आईएसओ propanol / पानी में बाँझ। बोने, rins सेल से पहलेबाँझ फॉस्फेट बफर खारा (पीबीएस) में नमूने ई।
3. सेल बोने
- मानक सेल संस्कृति प्रक्रियाओं 17,18 का उपयोग कर HUVECs आगे बढ़ें।
- संशोधित पक्ष के साथ पेप्टाइड संयुग्मित नमूने एक 24 अच्छी तरह से प्लेट में रखें। एक नियंत्रण के रूप में इलाज PTFE डिस्क का प्रयोग करें।
- बीज प्रति अच्छी तरह से 2 मिलीलीटर मध्यम में 5 एक्स 10 4 HUVECs और एक मशीन में 37 डिग्री सेल्सियस पर 4 घंटा और 5% सीओ 2 के लिए सेते हैं।
- डिस्क निकालें, स्वाधीन कोशिकाओं को हटाने और नए सिरे से 24 अच्छी तरह से थाली करने के लिए स्थानांतरण करने के लिए ध्यान से कुल्ला। वांछित अवधि के लिए नए सिरे से मध्यम 2 मिलीलीटर जोड़ें और सेते हैं (जैसे, 24 घंटा, 1 डब्ल्यू, आदि)। हर दो दिन मध्यम बदलें।
- डाइमिथाइल sulfoxide (DMSO) में 1 मिलीग्राम / एमएल Calcein-AM के एक शेयर समाधान तैयार है।
- बढ़ के बाद कोशिकाओं मध्यम निकालें, पीबीएस के साथ धोने और पीबीएस युक्त 1 μl / एमएल Calcein-AM दाग जोड़ने (जैसे, मिलीलीटर पीबीएस प्रति एक शेयर समाधान के 1 μl)। धीरे आंदोलन और incubatअंधेरे में 45 मिनट के लिए 37 डिग्री सेल्सियस पर ई।
- पीबीएस के साथ धोने और तुरंत एक प्रतिदीप्ति मानक FITC फिल्टर के साथ सुसज्जित खुर्दबीन पर micrographs ले (पूर्व 488 एनएम, एम 515 एनएम)। 100 गुना बढ़ाई प्रयोग करें। असंशोधित से triplicates के साथ ही इलाज के नमूने प्रदर्शन करना।
- ImageJ सॉफ्टवेयर का उपयोग क्षेत्र कोशिकाओं द्वारा उपनिवेश का निर्धारण। वैकल्पिक रूप से मैन्युअल रूप से कोशिकाओं की गिनती या ImageJ का उपयोग करें। दोनों ही तरीकों से लगाव और संबंधित सतहों पर कोशिकाओं के विकास के बारे में इसी तरह की जानकारी दे देंगे।
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Representative Results
महत्वपूर्ण रासायनिक प्रतिक्रिया कदम के परिणाम आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी (चित्रा 1) द्वारा निगरानी की गई। सोडियम naphthalenide के साथ प्रारंभिक सक्रियण डबल बांड उत्पन्न करता है - और एक छोटी सी हद तक - ओह-कार्यक्षमताओं। संकेत यह दर्शाता सी = सी बांड ऑक्सीकरण पर गायब हो जाते हैं, एक सतह लगभग विशेष रूप से असर हाइड्रॉक्सिल समूहों उपज। आगे मानक विकार कदम का विश्लेषण यहाँ नहीं दिखाए जाते हैं। सक्रियण और ऑक्सीकरण के कारण रंग में परिवर्तन की उम्मीद रसायन है कि प्रयोग किया जाता है के साथ समझौते में हैं: संयुग्मित डबल संबंध सिस्टम (चित्रा 2) brightening में भूरा और उसके घटाने परिणाम होने की उम्मीद कर रहे हैं। इसके अलावा, सक्रियण और सतह आकृति विज्ञान पर ऑक्सीकरण के संभावित परिणाम स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के माध्यम से जांच की गई। लगभग उपचार का कोई हानिकारक प्रभाव (चित्रा 2) मनाया गया।
3 आंकड़े और 4 endothelial सेल के विकास पर REDV-स्थिरीकरण के नतीजे बताते हैं। जबकि वास्तव में कोई कोशिका आसंजन और प्रसार इलाज सामग्री पर होता संशोधन दृढ़ता से एक दो सप्ताह की अवधि में उपनिवेशवाद का समर्थन करता है। एक नैदानिक आवेदन (यानी, नाड़ी ग्राफ्ट) के लिए उदाहरण, संशोधन हूबहू एक सप्ताह (चित्रा 5) की अवधि में एक इसी तरह के परिणाम के साथ विस्तारित PTFE का बना एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध भ्रष्टाचार से मूल सामग्री पर प्रदर्शन किया गया था।
चित्रा 1. PTFE। प्राचीन PTFE (ए) डबल बांड के गठन में और हाइड्रोक्सी कार्य (बी) की एक निश्चित सीमा तक परिणामों की उपचार के आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी। इसके बाद सी = सी बांड ऑक्सीकरण की वजह से कम कर रहे हैं (सी यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 2. नंगे और सतह सक्रिय PTFE की ऑप्टिकल उपस्थिति। (ए) अनुपचारित PTFE जबकि (बाएं) सफेद दिखाई देता है, सोडियम naphthalenide का उपयोग कर सक्रियण एक गहरे भूरे रंग (मध्य) जो थोड़ा ऑक्सीकरण (दाएं) पर चमकाया है अर्जित करता है। अनुपचारित (बी) और ऑक्सीकरण PTFE (सी) के नमूने इसके अतिरिक्त स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (: 2,000X बढ़ाई) का उपयोग कर जांच की गई। डिस्क व्यास में 12 मिमी हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
प्राचीन और पेप्टाइड संशोधित PTFE पर चित्रा 3. Endothelial सेल संस्कृति। अनुपचारित नमूने ईसीएस (ए, सी, ई 24 घंटे के बाद, 1 डब्ल्यू और 2 क्रमशः डब्ल्यू) जबकि आसंजन और पेप्टाइड संशोधित सामग्री पर विकास बहुत बढ़ाया है द्वारा उपनिवेश नहीं कर रहे हैं (बी, डी और 24 घंटा, 1 डब्ल्यू डब्ल्यू और 2 क्रमशः के बाद एफ)। स्केल पट्टी:। 100 माइक्रोन, बढ़ाई 100X यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 4. ImageJ विश्लेषण द्वारा सेल कवरेज की मात्रा। नंगे PTFE (ए, सी पर सेलुलर विकास,ई) और पर REDV संयुग्मित बहुलक सतहों (बी, डी, एफ) के कुल क्षेत्रफल का प्रतिशत कवरेज के रूप में व्यक्त किया। स्थिर पेप्टाइड स्पष्ट रूप से प्रारंभिक आसंजन (बी) के लिए सक्षम बनाता है और एक 2 सप्ताह की अवधि (डी, एफ) पर उपनिवेशवाद का समर्थन करता है। निर्धारण तीन प्रतियों, मानक विचलन ± मतलब है)। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 5. Endothelial कोशिकाओं का विस्तार PTFE पर 1 सप्ताह के लिए वृद्धि हुई है। EPTFE की संरचना स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (ए) का उपयोग करते हुए दिखाया गया है। झरझरा सामग्री पर प्राप्त परिणामों फ्लैट PTFE नमूना के लिए प्राप्त उन लोगों के अनुसार हैं। पाया कुछ कोशिकाओं के विपरीतनंगे सामग्री (बी) पर संशोधित सतह (सी) सेल के विकास के लिए एक उत्कृष्ट सब्सट्रेट प्रदान करता है। स्केल सलाखों ए, बी और सी के लिए क्रमश: 100 माइक्रोन कर रहे हैं। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्रा 6 गीला रसायन विज्ञान का उपयोग PTFE की रासायनिक संशोधन की योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। Na-naphthalenide उपचार द्वारा उत्पन्न डबल बांड ओह-कार्यक्षमताओं में जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सीकरण हो जाता है। एक हाइड्रॉक्सिल प्रतिक्रियाशील diisocyanate तो स्थिर और एक amine को hydrolyzed है। अंत में bifunctional diepoxide एन टर्मिनल अमीनो समूह का उपयोग REDV पेप्टाइड एकत्रित करने के लिए लागू किया जाता है। वी करने के लिए यहाँ क्लिक करेंयह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण iew।
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Discussion
PTFE की सतह संशोधन प्रोटोकॉल का विस्तृत वर्णन बहुलक रीढ़ की हड्डी से फ्लोरीन के उन्मूलन के साथ शुरू करने के रूप में 6 चित्र में दर्शाया लगातार चरणों के होते हैं। एक परिणाम के रूप में, एक परत का गठन किया है कि में संयुग्मित कार्बन-कार्बन डबल बांड की एक प्रचुर मात्रा में होता है गहरे भूरे रंग है कि naphthalenide उपचार पर विकसित के अनुसार। अम्लीय हाइड्रोजन पेरोक्साइड के साथ स्टैंडर्ड ऑक्सीकरण एक hydroxylated सतह एक पीला भूरे रंग के लिए brightening के साथ, इस डबल बांड की हानि दर्शाता अर्जित करता है। इस प्रक्रिया को स्पष्ट रूप से आईआर स्पेक्ट्रोस्कोपी इसका सबूत है।
क्रम में एक और अधिक आम तौर पर लागू कार्यक्षमता को प्राप्त करने के लिए, लटकन ओह-समूहों को एक diisocyanate और प्राथमिक amines को एनसीओ-moieties के बाद हाइड्रोलिसिस के साथ सरल उपचार द्वारा एमिनो कार्यक्षमताओं में परिवर्तित किया गया। यह अनुकूल है, क्योंकि अमाइन असर सामग्री hig जबकि लंबी अवधि के लिए रखा जा सकता हैhly प्रतिक्रियाशील आइसोसाइनेट हवा में नमी की उपस्थिति की संभावना है।
जॉब परिहार में लिया जाना चाहिए की भी प्रारंभिक सक्रियण कदम और HMDI उपचार में पानी की मात्रा का पता लगाने, क्योंकि दोनों सोडियम naphthalenide और आइसोसाइनेट अत्यधिक hydrolysis के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। मानक प्रक्रियाओं में जो नमूना पूरी तरह से समाधान में डूब जाता है के विपरीत, वर्तमान प्रोटोकॉल अभिकर्मक की ही छोटी मात्रा जरूरी है। इसलिए इस विधि महंगा पेप्टाइड की एक बहुत बचाता है।
Amine असर सतहों कई biomolecules के युग्मन के लिए आदर्श आरंभ बिंदु होते हैं। diepoxide इस कार्य में नियोजित कई संबंध में दिलचस्प है: यह अपेक्षाकृत सस्ते, हाइड्रोफिलिक, amines और गैर प्रतिक्रिया व्यक्त की epoxides के प्रति अत्यधिक प्रतिक्रियाशील "physiologically अक्रिय" diols में एक जलीय वातावरण में hydrolyzed रहे हैं। Homobifunctional crosslinkers उपयुक्त अभिकर्मकों हैं जहां केवल एक प्रतिक्रियाशील समूह वर्तमान ओ हैn पेप्टाइड स्थिर किया जा सके। इस एन टर्मिनल पर केवल एक ही प्राथमिक एमिनो समूह युक्त REDV के लिए लागू होता है (इस बार उपयोग किया अनुक्रम RGDS के लिए ही है)। लाइसिन अवशेषों (पक्ष श्रृंखला amines के साथ) युक्त पेप्टाइड्स के लिए विकार का नतीजा है, जिसका अर्थ है कि उचित युग्मन एक परिभाषित रास्ते में नहीं होती है अस्पष्ट है। इस मामले में, heterobifunctional crosslinkers (जैसे, amine- और thiol प्रतिक्रियाशील) और सिस्टीन (एन या सी टर्मिनल) युक्त पेप्टाइड्स का उपयोग कर एक रणनीति उपयोगी 18 है।
कोशिका आसंजन के मामले में पेप्टाइड स्थिरीकरण के परिणाम स्पष्ट (आंकड़े 3 और 4) है। जबकि वास्तव में कोई कोशिकाओं नंगे PTFE पर पालन करना, REDV-संशोधन एक उत्कृष्ट सेल चिपकने वाला सब्सट्रेट renders सामग्री। जैसा कि ऊपर उल्लेख प्रोटोकॉल प्रारंभिक काम को दिखाने के लिए इस तकनीक का भी इसी तरह के परिणाम के साथ झरझरा (विस्तारित) PTFE (चित्रा 5 पर लागू होता है कि करने के लिए पूरक 13, प्लाज्मा polymerization 19) का उपयोग करने के लिए सतह, इस प्रोटोकॉल आसानी से उपलब्ध रसायन और प्रयोगशाला प्रक्रियाओं को रोजगार से और अत्यधिक परिष्कृत उपकरण से बचने के द्वारा PTFE के सहसंयोजक संशोधन के लिए एक दिशानिर्देश प्रदान करता है। ऐसे प्रतिक्रियाशील प्लाज्मा (ओ 2, एनएच 3, आदि) और प्लाज्मा polymerization के रूप में प्लाज्मा के तरीके झरझरा निर्माणों या ट्यूबिंग के भीतर लागू नहीं कर रहे हैं क्योंकि प्रतिक्रियाशील प्रजातियों (जैसे, कण) सामग्री के साथ संपर्क पर निष्क्रियता के कारण इन संरचनाओं घुसना करने में सक्षम नहीं हैं सतह। उदाहरण के लिए छोटे कैलिबर संवहनी ग्राफ्ट (व्यास <5 मिमी) इस तरह से इलाज नहीं किया जा सकता है। इस के विपरीत, गीला रसायन विज्ञान के माध्यम से, वहाँ कोई डिवाइस के आकार के बारे में प्रतिबंध है। इस तरह, एक endoth के गठन को सक्षम करने सेएक ePTFE संवहनी भ्रष्टाचार, thrombogenicity और लंबी अवधि के प्रत्यक्षता की ल्यूमिनल तरफ elial परत में सुधार किया जा सकता है। इसके अलावा, शल्य हर्निया meshes के लिए एक सेल चिपकने वाली सतह बेहतर ऊतक एकीकरण में परिणाम माना जाता है।
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Materials
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PTFE foil 0.5 mm | Cadillac Plastic | n/a | |
REDV peptide | Genecust | n/a | custom synthesis >95% purity |
iso-propanol | Sigma Aldrich | 34965 | |
tetrahydrofurane (THF) | Sigma Aldrich | 401757 | |
dimethylsulfoxide | Sigma Aldrich | D8418 | |
molecular sieve 3 Å | Sigma Aldrich | 208574 | |
sodium metal | Sigma Aldrich | 483745 | |
phosphate buffered saline (PBS) | Sigma Aldrich | D8537 | |
naphthalene | Sigma Aldrich | 147141 | |
hydrogen peroxide 30% | Sigma Aldrich | 95321 | |
trichloroacetic acid | Sigma Aldrich | T6399 | |
diethylene glycol diglycidyl ether | Sigma Aldrich | 17741 | |
hexamethylene diisocyanate (HMDI) | Sigma Aldrich | 52650 | |
Calcein-AM | Sigma Aldrich | 56496 | |
sodium bicarbonate | Sigma Aldrich | S6014 | |
sodium azide | Sigma Aldrich | 71290 | |
24 well plates | Greiner-Bio-One | 662 160 | |
ATR-FTIR spectrophotometer Nicolet Magna-IR 850 | Nicolet | n/a | |
fluorescence microscope Olympus X-70 | Olympus | n/a | |
humbilical vein endothelial cells (HUVECs) | Lonza | n/a | |
ePTFE vascular graft | Gore | n/a |
References
- Doctor, H. G. Evaluation of various prosthetic materials and newer meshes for hernia repairs. J. Minim. Access Surg. 2, 110-116 (2006).
- Zaghal, A., et al. Update on totally implantable venous access devices. Surg. Oncol. 21, 207-215 (2012).
- Niu, G., Sapoznik, E., Soker, S.
Bioengineered blood vessels. Exp. Opin. Biol. Th. 14, 403-410 (2014). - Wang, M. -J., Tsai, W. -B. Biomaterials in Blood-Contacting Devices: Complications and Solutions. , Nova Science Publishers. 1 ed (2010).
- de Mel, A., Jell, G., Stevens, M. M., Seifalian, A. M. Biofunctionalization of biomaterials for accelerated in situ endothelialization: a review. Biomacromolecules. 9, 2969-2979 (2008).
- Zdrahala, R. J. Small caliber vascular grafts. Part I: state of the art. J. Biomat. Appl. 10, 309-329 (1996).
- Cleary, M. A., et al. Vascular tissue engineering: the next generation. Trends Mol. Med. 18, 394-404 (2012).
- Ruoslahti, E. RGD and other recognition sequences for integrins. Annu. Rev. Dev. Bi. 12, 697-715 (1996).
- Lei, Y., Remy, M., Labrugere, C., Durrieu, M. C. Peptide immobilization on polyethylene terephthalate surfaces to study specific endothelial cell adhesion, spreading and migration. J. Mat. Sci. Mater. M. 23, 2761-2772 (2012).
- Gabriel, M., et al. Covalent RGD Modification of the Inner Pore Surface of Polycaprolactone Scaffolds. J. Biomat. Sci.. Polym. E. 23, 941-953 (2012).
- Ceylan, H., Tekinay, A. B., Guler, M. O. Selective adhesion and growth of vascular endothelial cells on bioactive peptide nanofiber functionalized stainless steel surface. Biomaterials. 32, 8797-8805 (2011).
- Chlupac, J., Filova, E., Bacakova, L. Blood vessel replacement: 50 years of development and tissue engineering paradigms in vascular surgery. Physiol. Res. / Academia Scientiarum Bohemoslovaca. 58, Suppl 2 119-139 (2009).
- Wise, S. G., Waterhouse, A., Kondyurin, A., Bilek, M. M., Weiss, A. S.
Plasma-based biofunctionalization of vascular implants. Nanomedicine UK. 7, 1907-1916 (2012). - Mikulikova, R., et al. Cell microarrays on photochemically modified polytetrafluoroethylene. Biomaterials. 26, 5572-5580 (2005).
- Gabriel, M., Dahm, M., Vahl, C. F. Wet-chemical approach for the cell-adhesive modification of polytetrafluoroethylene. Biomed. Mater. 6, 035007 (2011).
- Gabriel, M., van Nieuw Amerongen, G. P., Van Hinsbergh, V. W., Amerongen, A. V., Zentner, A. Direct grafting of RGD-motif-containing peptide on the surface of polycaprolactone films. J. Biomat. Sci.. Polym. E. 17, 567-577 (2006).
- Larsen, C. C., Kligman, F., Kottke-Marchant, K., Marchant, R. E. The effect of RGD fluorosurfactant polymer modification of ePTFE on endothelial cell adhesion, growth, and function. Biomaterials. 27, 4846-4855 (2006).
- Gabriel, M., Nazmi, K., Veerman, E. C., Nieuw Amerongen, A. V., Zentner, A. Preparation of LL-37-grafted titanium surfaces with bactericidal activity. Bioconjugate Chem. 17, 548-550 (2006).
- Lotz, A., Heller, M., Brieger, J., Gabriel, M., Förch, R. Derivatization of Plasma Polymerized Thin Films and Attachment of Biomolecules to Influence HUVEC-Cell Adhesion. Plasma Process Polym. 9, 10-16 (2012).