Biyomedikal implantlar için Grafen Kaplamalar

Bu prosedürün genel amacı, kanla temas eden implant materyallerinde gelişmiş hemo uyumluluğu için metalik şekilli hafızalı alaşım nitinolün grafen ile kaplanması için bir yöntem göstermektir. Bu, ilk olarak kimyasal buhar biriktirme kullanılarak bakır folyolar üzerinde grafen yetiştirilerek gerçekleştirilir. İkinci adım, bakır folyoları aşındırmak ve hazırlandığı gibi grafeni nitinol substratlara aktarmaktır.

Daha sonra, grafen kaplı nitinol substratları, endotel hücrelerinin ve düz kas hücrelerinin kültürlenmesi için kullanılır. Sito uyumluluğunu ölçmek için başka bir test, hem proteinleri, hem fibrinojen hem de albümini grafen kaplı nitinol substratlarına kodlayarak hemo uyumluluğunu kontrol etmektir. Sonuç olarak, başarılı grafen kaplama, gelişmiş hücre morfolojisi, gelişmiş hücre canlılığı ve daha iyi hemo uyumluluğu göstermek için mikro ramin spektroskopisi, konfokal mikroskopi in vitro sitotoksisite testleri ve SDS sayfası protein analizi kullanılır.

Bu tekniğin veya polimer kaplama gibi mevcut tekniklerin ana avantajı, grafen kaplamaların son derece dayanıklı ve korozyona dayanıklı olmasıdır. Bu tekniğin etkileri, stent teknolojilerinin köken iyileştirmesine kadar uzanır, çünkü grafenlerin doğal malzeme özelliklerinin protein emilimini azaltması ve protein doğrulama değişikliğine bağlı olarak pıhtılaşma faktörlerinin aktivasyonunu azaltması beklenir. Bu yöntem grafen kaplı nitinol hakkında bilgi sağlayabilse de, stentler kalp kapakçıkları veya kateterler gibi diğer sistemler için de kullanılabilir.

Başlamak için, bir inç kuvars tüp fırınına bir santimetre bakır folyoları yerleştirin ve 50 SCCM hidrojen ve 450 SCC CM Argonne varlığında 1000 santigrat dereceye ısıtın. Ardından, 1000 ila 20 dakika boyunca farklı akış hızlarında 30 santigrat derece fırına bir ve dört SCCM metan ekleyin. Numuneleri akan hidrojen, argon ve metan altında fırının içindeki oda sıcaklığına soğutun.

Numuneleri fırından çıkardıktan sonra, 4.5 milimetre kareler halinde kesin ve bakır folyoları 4.000 RPM'de döndürmek için %4 Anol ile seyreltilmiş PMMA kullanın, ardından 150 santigrat derecede beş dakika boyunca bir ısıl işlem uygulayın. Bakır folyo tamamen aşınana kadar CE 100 aşındırma kullanarak bakır folyoyu aşındırın. % 10 hidroklorik asitte 10 dakika, ardından deiyonize suda 10 dakika durulayın.

Grafen PMMA örneğini elde etmek için, grafen örneklerini 4.5 milimetre kare nitinol substratlarına aktarın. Daha sonra 300 SCCM Argon ve 700 SCCM hidrojende 450 santigrat derecede iki saat boyunca. PMMA'yı çıkarmak için, son olarak grafen nikel titanyum numunesini elde etmek için kalan PMMA'yı çözmek için nitinol substratlarını asetonla yıkayın.

Toksisite testlerine başlamak için, belirtilen SCCM'nin grafenin kimyasal buhar biriktirme büyümesinde kullanılan metan akışına karşılık geldiği 96 oyuklu plakaya bozulmamış nitinol bir SCCM veya dört SCCM grafen nitinol substratı ekleyin. Daha sonraki tohum: sıçan aort endotel hücreleri, bozulmamış nitinol, bir SCCM veya dört SCCM içeren bazı kuyucuklarda kuyu başına 10 ila beşinci hücreler. Grafen nitinol substratları, tohum sıçan aort düz kas hücrelerine benzer şekilde farklı bir kuyu setinde.

Hücreleri üç gün veya yedi gün boyunca 37 santigrat derecede bir inkübatörde ve her gün% 5 karbondioksit değişim ortamında büyütün. Bitiş noktasında, ortamı düz kas hücreleri içeren kuyucuklardan çıkarın ve her birine mililitre MTT başına 0.5 miligram içeren taze ortam ekleyin. Hücreleri üç saat daha inkübe edin.

Ardından, ortamı yavaşça çıkarın ve her bir oyuğa 100 mikrolitre dimetil sülfoksit ekleyin. MTT kristallerinin çözünmesi için 10 dakika izin verdikten sonra, çözeltiyi başka bir kuyu plakasına aktarın. MTS tahlili için, son zaman noktasında endotel hücreleri içeren kuyucuklardan ortamı çıkarın.

120 mikrolitre MTS çözeltisi ile değiştirin ve üç saat inkübe edin. Ardından kuyu içeriğini yeni bir plakaya aktarın. Emiciyi 490 nanometrede okuyun ve absorbansı bozulmamış nitinol numunesinin ortalama absorbansına normalleştirerek yüzde canlılığı belirleyin.

Her örnek için bu adımı en az beş kez tekrarlayın. Sıçan aort düz kas hücrelerinin konfokal görüntülemesi için, substratları sekiz odacıklı bir slayta yerleştirin ve bir odayı kontrol olarak boş bırakın. Daha sonra, tüm odalardaki hücreleri oda başına 25.000 hücrede tohumlayın ve üç gün boyunca 37 santigrat derece ve% 5 karbondioksitte inkübe edin.

Ortamı slaytlardan çıkardıktan sonra, hücreleri PBS tamponunda %4 formaldehit ile 20 dakika boyunca alt tabakaya yapıştırın. PBS ile yıkayın, ardından bir dakika boyunca% 0.1 Triton X ile perzülasyon yapın. PBS ile yıkadıktan sonra, 1.9 mililitre PBS tamponuna 100 mikrolitre LOR 4 88 PHIN çözeltisi ekleyin.

Acton'u görselleştirmek için hücreleri 250 mikrolitre LOR 4 88 Phin ile 45 dakika boyayın ve ardından PBS tamponu ile iki kez yıkayın. Ardından, çekirdekleri dpi içeren bir floresan montaj ortamı ile boyayın. Nikon konfokal ti kullanarak konfokal görüntüler toplayın.

Albümin ve fibrinojen protein absorpsiyon deneylerine başlamadan önce kaliperler ile substrat boyutlarını ölçün. Yaklaşık kare numunelerin her iki tarafı için üç ölçüm yapın ve ortalamasını alın. Uzunluk ve genişliği elde etmek için, bozulmamış nitinol numunesini, bir SCCM Grafen Nitinol numunesini ve dört SCCM Grafen Nitinol numunesini iki 12'ye yerleştirin.

Kuyu plakaları, mililitre albümin başına bir miligram içeren PBS tamponu ekler. Plakalardan birine oda sıcaklığı ekleyin ve ayrı ayrı üç saat inkübe edin. Üç numune tipini mililitre başına bir miligram içeren PBS tamponu ile inkübe edin.

Numuneleri PBS ile yıkadıktan sonra üç saat oda sıcaklığında fibrinojen, benzer numuneleri bir mikro santrifüj tüpünde 200 mikrolitre indirgeyici numune tamponu ile birleştirin ve beş dakika kaynatın. Numuneleri, T glisin SDS tamponunun deiyonize suya bir ila dokuz hacim / hacim oranında seyreltin ve 100 dakika boyunca 90 voltta dört ila %15'lik bir tris poli akrilamid elektroforez jelinden geçirin. Spro kırmızı stok çözeltisini% 7.5 asetik asit içinde bir ila 5.000 oranında seyreltin.

Daha sonra, jelleri seyreltilmiş spro kırmızı çözeltisi ile 60 dakika boyunca boyayın. Fluor chem SP kullanarak spro kırmızısını hafif görüntü jellerinden korumak için alüminyum folyoya sarın ve Image J yazılımını kullanarak floresan yoğunluğunu ölçün. Daha sonra, her bir numuneden floresan yoğunluğunu toplam substrat alanı ile normalleştirin ve fibrinojen emilimini albümin absorpsiyonu ile karşılaştırın.

Kimyasal buhar biriktirme yöntemi, bakır kristal tanelerini taklit eden polikristalin grafen örnekleri verdi, bir SCCM ve dört SCCM numunesinde tek katmanlı grafenin varlığını doğrulamak için Ramen spektroskopisi kullanıldı. Bir SCCM numunesi, hazırlanan grafenin tek katmanlı doğasını gösteren yoğun bir GPR bandı sergiler. Buna karşılık, dört SCCM numunesi, nispeten daha zayıf bir GPR bandı gösterir, bu da burada resmedilen birkaç grafen katmanının varlığını, nitinol substratlarına aktarılan grafenin atomik kuvvet mikroskobu görüntüsüdür.

Numunenin ayrıntılı ölçümleri, yaklaşık beş nanometrelik bir yüzey pürüzlülüğü değeri verdi. Gösterilen. İşte bir SCCM grafen nitinol substratı üzerinde bozulmamış nitinol substratları üzerinde kontrollü bir cam slayt üzerinde büyütülen düz kas hücreleri için konfokal optik mikroskopi görüntüleri ve dört SCCM grafen nitinol substratı. Hücreler, her iki grafen nitinol yüzeyinde yoğun ve küreseldir, bu da daha iyi hücre morfolojisi gösterir.

MTT ve MTS tahlilleri, bir ve dört SCCM grafen nitinol substratının, bozulmamış nitinole göre düz kas hücresi canlılığında önemli bir fark göstermediğini göstermektedir. MTS testleri, endotel hücreleri için üç günlük hücre canlılığının kontrollerden önemli ölçüde farklı olmadığını göstermektedir. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri, bozulmamış nitinol substratları üzerinde büyütülen endotel hücrelerinin seyrek ve uzamış olduğunu, bir ve dört SCCM grafen nitinol substratı üzerinde ise elipsoidal ve yoğun olduklarını göstermektedir.

Bu sonuçlar, grafen kaplamaların endotel hücrelerinin daha iyi küresel hücre morfolojisine yol açtığını, bir SCCM ve dört SCCM grafen nitinol numunesinin, bozulmamış nitinol numunesine göre düşük fibrinojen albümin oranı sergilediğini ve grafenden kaynaklanan daha iyi hemo uyumluluğunu düşündürdüğünü göstermektedir. Fermi seviyesinin dengelenmesi, fibrinojen için enerji seviyesi diyagramı ve grafen için elektronik durumların yoğunluğu ile gösterilir. Fibrinojenden grafen nitinol'e bir elektron transferi, yalnızca fibrinojen molekülünün işgal edilmiş elektronik durumlarından, aynı enerji seviyesindeki grafen nitinolün boş elektronik durumlarına mümkündür.

Hem mono hem de birkaç katmanlı grafen, oda sıcaklığında, öfke seviyesinde düşük elektron yoğunluğuna sahip yarı metallerdir, bu da fibrinojenden grafene zayıf bir yük transferine neden olur. Grafen, GB bant çizgisi şeklinde veya frekansında herhangi bir değişiklik göstermez, bu da plazma proteinlerinden zayıf yük transferini gösterir. Eğri uydurmadan elde edilen D kıvrımlı tepe noktaları, grafenin bir implant kaplaması olarak kullanışlılığını ve canlılığını göstermek için siyah renkle gösterilmiştir.

Grafen kaplı bir bakır kuruş% 5 hidrojen peroksite maruz bırakıldı. Kuruşun grafen kaplı kısmı değişmeden kalırken, ortaya çıkarılan kısım hidrojen peroksit çözeltisi ile renksiz hale getirildi. Ek olarak, %70 nitrik aside batırılmış grafen nitinol, GB bant frekansında herhangi bir değişiklik göstermedi ve bu da grafen kaplamanın son derece dayanıklı olduğunu doğruladı.

Ayrıca, grafen nitinol içindeki grafen kaplama, grafen membranların geçirimsizliğini gösteren alttaki bakırın X oranına indirgenmiştir. Bu videoyu izledikten sonra, biyouyumluluklarını artırmak için grafen ve biyomedikal implantların nasıl aktarılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.