金属基板からの表面誘発ポリメリゼーションのためのバイオミメティックアンカー
Xiaowu Fan1, Lijun Lin, Jeffrey L Dalsin
1Department of Biomedical Engineering, Robert R. McCormick School of Engineering and Applied Sciences, Northwestern University, 2145 Sheridan Road, Evanston, Illinois 60208, USA.
Journal of the American Chemical Society
|November 10, 2005
まとめ
研究者らは,金属表面にアンチフォーリングポリマーコーティングを作成するための新しいバイオミメティックイニシアターを開発しました. この進歩は,チタンとステンレス鋼の細胞粘着を減少させ,先進的な生物医学アプリケーションの道を開く.
科学分野:
- バイオマテリアル科学 バイオマテリアル科学
- 表面化学について
- ポリマーサイエンスの科学
背景:
- 生物学的インプラントやデバイスには,望ましくない生物学的相互作用を防ぐために,効果的な防腐表面の開発が不可欠です.
- 伝統的な表面改変方法では,金属基板への堅固な粘着性が欠如し,コーティングの耐久性を制限することが多い.
- ミュッセルの粘着性タンパク質は,強固で汎用的な表面アンカリングのための自然なモデルを提供します.
研究 の 目的:
- 金属の表面での表面発起ポリメリゼーション (SIP) のためのカテコリックイニシアターの最初の使用を実証する.
- 細胞粘着性が低下した頑丈で防腐性の高いポリマーコーティングを作成します.
- 表面改変のためのこのバイオミメティックアプローチの汎用性を探求する.
主な方法:
- ミュッセルの粘着性タンパク質にインスパイアされた新しい二機能イニシアターの合成.
- タイタン (Ti) と316Lステンレス (SS) の基板に開始器の表面吸収.
- 固定されたイニシアターを使用して,表面開始型原子移転ラジカルポリメリゼーション (SI-ATRP) を用いて,メチルメタクリlateマクロモノマーをオリゴ (((エチレングリコール)) (OEG) サイドチェーンで移植します.
- X線光電子スペクトロスコーピー (XPS),表面FT-IR,エリプソメトリー,接触角度分析を用いた特徴付け.
- 3T3-スイスのアルビノ線維芽細胞を用いた細胞粘着研究.
- SI-ATRPを用いたマイクロパターニングと,リフトオフによる分子アセンブリパターニング (MAPL).
主要な成果:
- カテコリックイニシアターはTiと316LSSに強く吸収され,ポリマーの接ぎ木を可能にします.
- SI-ATRP.を介して,100 nmの厚さまでのポリマーコーティングが成功裏に形成されました.
- 裸の金属と比較して,ポリマーコーティングされた金属表面では,繊維芽細胞の粘着性が著しく低下することが観察されました.
- Ti表面に反発性コーティングのマイクロパターニングが成功していることが実証され,独特の細胞粘着性および細胞耐性領域を作成しました.
結論:
- この研究は,カテコリックイニシアターを使用した表面改変のための新しい,多用途のバイオミメティックアンカリング戦略を提示しています.
- 開発されたアンチフォーリングポリマーコーティングは,細胞の粘着を最小限に抑えることで,生物医学アプリケーションの有意な可能性を示しています.
- このアプローチは,様々な無機表面に適応し,薄膜表面改変において広範な適用性を提供します.
さらに関連する動画
関連する概念動画
01:09Radical Chain-Growth Polymerization: Mechanism
The radical chain-growth polymerization mechanism consists of three steps: initiation, propagation, and termination of polymerization. The polymerization initiates when a free radical generated from the radical initiator adds to the unsaturated bond in the monomer. The unpaired electron of the free radical and one π electron in the unsaturated bond creates a σ bond between the free radical and the monomer. As a result, the other π electron in the unsaturated bond converts this species into the...
01:20Anionic Chain-Growth Polymerization: Overview
The polymerization process that involves carbanion as an intermediate is called anionic polymerization. It is also a type of addition or chain-growth polymerization. Anionic polymerization gets initiated by a strong nucleophile such as an organolithium or a Grignard reagent. The most commonly used initiator for anionic polymerization is butyl lithium. Monomers involved in anionic polymerization must possess a vinyl group bonded to one or two electron-withdrawing groups. For instance,...
01:04Anionic Chain-Growth Polymerization: Mechanism
The mechanism for anionic chain-growth polymerization involves initiation, propagation, and termination steps. In the initiation step, a nucleophilic anion, such as butyl lithium, initiates the polymerization process by attacking the π bond of the vinylic monomer. As a result, a carbanion, stabilized by the electron‐withdrawing group, is generated. The resulting carbanion acts as a Michael donor in the propagation step and attacks the second vinylic monomer, which acts as a Michael acceptor.
00:57Cationic Chain-Growth Polymerization: Mechanism
The cationic polymerization mechanism consists of three steps: initiation, propagation, and termination. In the initiation step of the polymerization process, the π bond of a monomer gets protonated by the Lewis acid catalyst, which is formed from boron trifluoride and water. The protonation of the π bond generates a carbocation stabilized by the electron‐donating group. In the propagation step, the π bond of the second monomer acts as a nucleophile and attacks the generated carbocation,...
01:17Ziegler–Natta Chain-Growth Polymerization: Overview
Ziegler–Natta polymerization is another form of addition or chain‐growth polymerization used for synthesizing linear polymers over branched polymers. The catalyst used for polymerization is the Ziegler–Natta catalyst, named after Karl Ziegler and Giulio Natta, who developed it in 1953. This catalyst is an organometallic complex of titanium tetrachloride and triethyl aluminum, with the active form of the catalyst being an alkyl titanium compound. Using the Ziegler–Natta catalyst, high molecular...
00:53Olefin Metathesis Polymerization: Acyclic Diene Metathesis (ADMET)
Acyclic diene metathesis polymerization or ADMET polymerization involves cross-metathesis of terminal dienes, such as 1,8-nonadiene, to give linear unsaturated polymer and ethylene. As ADMET is a reversible process, the formed ethylene gas must be removed from the reaction mixture to complete the polymerization process.
Similar to cross-metathesis, ADMET also involves the formation of metallacyclobutane intermediate by [2+2] cycloaddition of one of the double bonds of a terminal diene with...
Similar to cross-metathesis, ADMET also involves the formation of metallacyclobutane intermediate by [2+2] cycloaddition of one of the double bonds of a terminal diene with...