Name: graphene coatings for biomedical implants
Uploaded: 2013-03-01T13:00:00
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1. El grafeno recubrimiento de NiTi <ol><li> 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. </li><li> 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. </li><li> Metano siguiente, (1 sccm y 4) se introduce en el horno a diferentes c...

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	<li>Roy, R. K., Lee, K. -. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+applications+of+diamond-like+carbon+coatings:+A+review.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+morphometric+analysis+of+human+osteoblastic+cell+adhesion+on+clinically+relevant+orthopedic+alloys.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemocompatibility+of+titanium+oxide+films.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+analyses+of+diamond-like+carbon+coated+stents:+Reduction+of+metal+ion+release,+platelet+activation,+and+thrombogenicity.">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. 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G., Field, S., Mikhalovsky, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fibrinogen+adsorption+and+platelet+adhesion+to+metal+and+carbon+coatings.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+diamond-like+carbon-coated+stents+versus+uncoated+stainless+steel+stents+in+coronary+artery+disease.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+and+in+vivo+investigations+into+the+biocompatibility+of+diamond-like+carbon+(DLC)+coatings+for+orthopedic+applications.">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. 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P., Noll, G., Leskosek, B., Meier, B., Hess, O. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Working+Grp+Novel+Surface,+C.,+Stent+coating+with+titanium-nitride-oxide+for+reduction+of+neointimal+hyperplasia.">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. 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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heparin-coated+stent+placement+for+the+treatment+of+stenoses+in+small+coronary+arteries+of+symptomatic+patients.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+cytotoxicity+and+in+vivo+biocompatibility+of+poly(propylene+fumarate-co-ethylene+glycol)+hydrogels.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modification+of+the+biocompatible+and+haemocompatible+properties+of+polymer+substrates+by+plasma-deposited+fluorocarbon+coatings.">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. 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C., Kim, N., Nuckolls, C., Brus, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Reflectivity+and+Raman+Scattering+in+Few-Layer-Thick+Graphene+Highly+Doped+by+K+and+Rb.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+charge+transfer+in+doped+carbon+nanotube+bundles+from+Raman+scattering.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impermeable+atomic+membranes+from+graphene+sheets.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxidation+Resistance+of+Graphene-Coated+Cu+and+Cu/Ni+Alloy.">Oxidation Resistance of Graphene-Coated Cu and Cu/Ni Alloy.</a> Acs Nano. 5 (2), 1321-1327 (2011).</li></ol>

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 &#39;(capa de unos pocos) grafeno. <...

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 contacto con la sangre que fluye (tales como catéteres, injertos de vasos sanguíneos, endoprótesis vasculares, válvulas cardiacas artificiales etc.). 1, 4, 5 La interacción de proteínas o células vivas con la superficie del implante puede dar lugar a una fuerte respuesta inmunológica y el subsiguiente cascada de reacciones bioquímicas pueden afectar negativamente a la funcionalidad del dispositivo. Por lo tanto, se Pertinent para lograr el control sobre las interacciones entre los implantes biomédicos y su entorno circundante biológico. Modificación de la superficie se emplea a menudo para reducir o prevenir la respuesta adversa fisiológico procedente de material del implante. Un recubrimiento de superficie ideal se espera que tenga la fuerza de adhesión alta, inercia química, de alta lisura, y buena hemo-y biocompatibilidad. Anteriormente, numerosos materiales como carbono tipo diamante (DLC), SiC, TiN, TiO 2 y muchos materiales poliméricos han sido probados como bio-compatibles recubrimientos de implantes de superficie. 1, 6-23 Sin embargo, estos materiales son todavía incapaces de cumplir con todos los los criterios funcionales para un recubrimiento de la superficie del implante adecuado. El descubrimiento del átomo de espesor de capa sp 2 de carbono, conocido como el grafeno, ha abierto las puertas para el desarrollo de nuevos materiales multifuncionales. El grafeno se espera que sea un candidato ideal para el recubrimiento de la superficie del implante, ya queEs químicamente inerte, lisa atómica y de alta durabilidad. En esta carta, se investiga la viabilidad de grafeno como un revestimiento superficial para implantes biomédicos. Nuestros estudios muestran que el grafeno nitinol revestido (Gr-NiTi) cumple con todos los criterios funcionales, y adicionalmente soporta músculo liso excelente y el crecimiento celular endotelial conduce a la proliferación celular mejor. También encontramos que la adsorción de albúmina sérica en Gr-NiTi es más alto que el fibrinógeno. Es importante destacar que, (i) nuestras mediciones espectroscópicas detalladas confirmó la falta de transferencia de carga entre el grafeno y fibrinógeno sugiere que el recubrimiento de grafeno inhibe la activación plaquetaria por los implantes, (ii) los revestimientos de grafeno no presentan ninguna toxicidad significativa en vitro de líneas de células endoteliales y de músculo liso que confirman su biocompatibilidad, y (iii) los revestimientos de grafeno son químicamente inertes, resistentes e impermeables en que fluye la sangre ambiente. Estos hemo-y las propiedades biocompatibles, junto con st altarength, inercia química y durabilidad, hacen que los recubrimientos de grafeno como un recubrimiento superficial ideal.

<table border="1"><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td> Reactivo </td></tr><tr><td> Dulbecco Modificado Medio Eagle </td><td> ATCC </td><td> 30-2002 </td><td></td></tr><tr><td> Tiazolil azul tetrazolio </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2128 </td><td></td></tr><tr><td> CellTiter 96 Aqueous Una célula proliferación solución de ensayo (MTS) </td><td> Promega </td><td> G3582 </td><td></td></tr><tr><td> Sulfóxido de dimetilo </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> D8418 </td><td></td></tr><tr><td> 36,5% de formaldehído </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 medio de montaje con DAPYo </td><td> Vector Laboratories </td><td> H-1200 </td><td></td></tr><tr><td> La albúmina sérica humana </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> A9511 </td><td></td></tr><tr><td> El fibrinógeno humano </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tris / Glicina / SDS </td><td> Bio-Rad </td><td> 161-0732 </td><td></td></tr><tr><td> Ready Gel Gel Tris-HCl </td><td> Bio-Rad </td><td> 161-1158 </td><td></td></tr><tr><td> Ácido acético </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> Proteína bajo ensayo BCA </td><td> Lamda Biotech </td><td> G1003 </td><td></td></tr><tr><td> Precision Plus Protein estándar Kaleidoscope </td><td> Bio-Rad </td><td> 161-0375 </td><td></td></tr><tr><td> Immun-Blot PVDF membrana </td><td> Bio-Rad </td><td> 162-0177 </td><td></td></tr><tr><td> Blotting bloqueador grado de leche sin grasa seca </td><td> Bio-Rad </td><td> 170-6404XTU </td><td></td></tr><tr><td> Anti-actina de anticuerpos producido en conejo </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> A2066 </td><td></td></tr><tr><td> BM quimioluminiscencia Western Blotting kit (mouse / conejo) </td><td> Roche Applied Science </td><td> 11520709001 </td><td></td></tr><tr><td> Tampón RIPA </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> R0278 </td><td></td></tr><tr><td> NiTi (51% Ni, 49% de Ti) </td><td> Alfa-Aesar </td><td> 44953 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Equipo </td></tr><tr><td> Horiba JobinYvon </td><td> Raman </td><td> Dilor XY 98 </td><td></td></tr><tr><td> Nikon </td><td> Microscopio confocal </td><td> Eclipse TI microscopio </td><td></td></tr&gt; <tr><td> Thermoscientific </td><td> Lector de placas </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Bio-Rad </td><td> Fuente de alimentación </td><td> 164-5050 </td><td> PowerPac fuente de alimentación básica </td></tr><tr><td> Bio-Rad </td><td> La electroforesis de células </td><td> 165-8004 </td><td> Mini-PROTEAN tetra célula </td></tr><tr><td> Bio-Rad </td><td> Gel portacasetes </td><td> 170-3931 </td><td> Gel Mini cassette </td></tr></tbody></table>

graphene coatings for biomedical implants

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.

<img src="/files/ftp_upload/50276/50276fig1.jpg" alt="Figura 1"/> . 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 &#39;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 es...

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Graphene Coatings for Biomedical Implants

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.

Revestimientos de grafeno para Implantes Biomédicos

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

Research

JoVE Journal

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Síntesis simultánea de los nanotubos de carbono de pared simple y grafeno en un arco de plasma magnético mejorada

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