Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Migration channels produced by laser ablation for substrate endothelialization

Major R., Maksymow K., Marczak J., Lackner J., Kot M., Major B.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2012

|

Vol. 60, nr 2

337-342

EN

Seeding of cells on functional, biocompatible scaffolds is a crucial step in achievement the desired engineered tissue. In the present study, a pulsed laser modification onto inorganic substrate was made to promote endothelium cells migration and spread. Presented scaffolds were fabricated on carbon and titanium based coatings. Fabricated films provided very good mechanical properties together with a chemical stability preservation. The substrate modification consisted of grid-like template fabrication of micrometer size meshes. The microstructure analysis of laser traces revealed the grain size increase in the zone of laser beam interaction, which exerts an influence on a surface topography. Endothelium cells locomotion was observed within 10 day time period. As a result it was shown that the modified area enhanced cells adhesion with a preferred static behavior. The performed research work improved our understanding on the pulsed laser ablation process and template size influence on cells spatial arrangement. It constituted an important step towards fabrication of inorganic, biocompatible scaffolds for successful substrate endothelialization.

2

Surface functionalization for tissue analog of blood contacting materials

Major R., Lackner J. M., Wilczek P., Sanak M., Sobota M., Kowalczuk M., Marczak J., Maksymow K., Major B.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

545-548

EN

Selection of materials designed for surface modification of blood contacting polymer devices has been made. The materials like: TiN, Ti(C, N) and a-C:H (DLC doted with Si or Ti) were selected. Fabrication of functional coatings on polymer surfaces modified using surface engineering methods was realized. It determines an essential progress in problems development leading to fabrication of a final organic coating contacting with blood. This has been postulated by medical doctors. Biomimetic surface modification in direction of extracellular matrix (ECM) formation onto implant surfaces of cardiovascular devices seems to be a perspective method for hemocompatibility improvement. Re-creation of internal structure of vessel wall could be a good solution which allows a long term implantation. For optimization of cell growth it is an essential creation of a suitable spatial scaffold architecture on which cells are deposited. In reality, cells do not go into a direct contact with the material of scaffold, but always joint with a layer of adsorbed respective proteins which nature state and type have an essential influence on cell adhesion. Research work has been performed in area of four problems i.e. (i) cell migration inside migration channels, laser ablation was used for channel fabrication; (ii) analysis of protein adsorption with application of Foetal Buffer Serum, adsorption of albumin was studied, (iii) surface functionalization with application of electrospinning and polyelectrolites which in subsequent stages should lead to design of tissue analog; (iv) analysis of survival and endothelium cell proliferation, human endothelium cells HUVEC line were used in the study. Structure diagnostic was carried out with application of confocal microscopy dedicated to biomedical studies. Reaction of cell-material was studied in static and dynamic conditions.

PL

Na podstawie zrealizowanych badań strukturalnych i diagnostyki biomedycznej dokonano selekcji materiałów przeznaczonych do modyfikacji powierzchni elementów polimerowych przewidzianych do kontaktu z krwią. Wytypowano następujące materiały: stechiometryczny TiN, Ti(C, N) oraz a-C:H (DLC dotowane Si lub Ti). Wykonano funkcjonalne powłoki na materiałach poliuretanowych zmodyfikowanych metodami inżynierii powierzchni. Stanowi to bardzo istotny postęp w rozwoju problematyki i prowadzi do uzyskania organicznej finalnej powłoki kontaktowej z krwią, co postulowane jest przez lekarzy. Biomimetyczna modyfikacja powierzchniowa w kierunku struktury macierzy zewnątrzkomórkowej implantów układu sercowo-naczyniowego jest obiecującą metodą poprawy hemozgodności. Odtworzenie struktury wewnętrznej ściany naczynia może być właściwym rozwiązaniem pozwalającym na długoterminową implantację. W celu optymalizacji wzrostu komórek istotne jest odtworzenie właściwej przestrzennej architektury rusztowania, na którym są osadzane komórki. W rzeczywistości komórki nie wchodzą w bezpośredni kontakt z materiałem rusztowania, ale zawsze łączą się z warstwą zaadsorbowanych odpowiednich białek, których natura i typ ma istotny wpływ na adhezję komórkową. Badania prowadzono w obszarze czterech zagadnień: (i) migracji komórkowej na materiałach z kanalikami migracyjnymi uzyskanymi metodą ablacji laserowej; (ii) analizy adsorpcji białek z zastosowaniem surowicy cielęcej (Foetal Buffer Serum), analizowano adsorpcję albuminy; (iii) funkcjonalizacji powierzchni z zastosowaniem polielektrolitów, które w dalszych etapach powinno doprowadzić do konstrukcji analogu tkankowego; (iv) analizy przeżywalności i proliferacji komórek śródbłonka, do badań zastosowano ludzkie komórki śródbłonka linii HUVEC. Diagnostykę strukturalną realizowano z zastosowaniem mikroskopu konfokalnego dedykowanego do badań biomedycznych. Oddziaływanie materiał-komórka rozważane było w warunkach statycznych i dynamicznych.

3

Functional cardio-biomaterials

Major R., Lackner J., Wilczek P., Sanak M., Jakieła B., Stolarzewicz B., Kowalczuk M., Sobota M., Maksymow K., Spisak M., Major B.

Advances in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, nr 2(28)

5-25

EN

Titanium as well as carbon based biomaterials, seem to be good candidates for future blood-contact applications. Bio-materials such as: Ti, Ti+DLC, TiN; Ti(C,N) with higher carbon concentration and DLC (diamond like carbon) were under examinations. Trials on surface modification of PU (polyurethane) substrate using ion mill were performed. Materials were deposited as thin films by the hybrid pulsed laser deposition (PLD) technique to examine the influence of the fabricated surfaces on cell behavior. The metallic titanium as a target was used for titanium based-film and graphite one for DLC. Phase content of deposited films was controlled by the flowing gas mixture of Ar+N2 and Ar+N2+C2H2 type in the reactive chamber. Sputtering of graphite was carried out in Ar atmosphere. The kinetic energy of the evaporated particles was controlled by application of variation of different reactive and non reactive atmospheres during deposition. Transmission electron microscopy (TEM) was used to reveal structure dependence on specific atmosphere in the reactive chamber. The measurement of the strength of bonds between biomaterials and cells is a major challenge in cellular biology since it allows for the identification of different species in adhesion phenomena. The biomaterial examinations were performed in static conditions with Dictyostelium discoideum cells and then subjected to a dynamical test to observe the cell detachment kinetics. For a given cell, detachment occurs for critical stress values caused by the applied hydrodynamic pressure above a threshold which depends on cell size and physicochemical properties of the substrate, but it is not affected by depolymerization of the actin and tubulin cytoskeleton. Tests revealed differences in behavior in respect to the applied coating material. The strongest cell-biomaterial interaction was observed for the carbon-based materials compared to the titanium and titanium nitride. A surface fuctionalization was realized by: (i) fabrication of migration channels by laser ablation, (ii) electrospinning and (iii) deposition of multilayer film from polyelectrolites. A goal of the performed research was formation of scaffolds for bio-mimetic coatings. Surface morphology examinations and biomedical studies on porous and semi-porous materials with application of human endothelial cells HUVEC line were performed by application of confocal laser scanning microscopy (CLSM).

4

Wpływ struktury powłok na bazie tytanu i węgla na właściwości biofizyczne biomateriałów do kontaktu z krwią

Major Ł., Lackner J. M., Wilczek P., Maksymow K., Major B.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1085-1090

PL

Określenie oddziaływania komórka-materiał odgrywa podstawową rolę w projektowaniu biomateriałów. W pracy podjęto analizę wpływu struktury i składu powłok na właściwości biofizyczne. Oddziaływanie materiał-komórka rozważane było w warunkach statycznych i dynamicznych. Przedmiotem badań był: metaliczny Ti, azotek tytanu (TiN), węgloazotek tytanu Ti(N, C) z wysoką i niską zawartością węgla oraz powłoki węglowe, jako planowane materiały do kontaktu z krwią. Najlepsze właściwości obserwowano dla TiN, jakkolwiek stwierdzono silny wpływ na biozgodność stechiometrii TiN (stosunku atomowego Ti/N). Obserwowane oddziaływanie komórka-materiał analizowane było w aspekcie wpływu orientacji krystalograficznej, składu i mikrostruktury.

EN

Determination of reaction cell-material is a major challenge in biomaterial design. Contribution of structure and chemical content on biophysical properties has been studied in the work. As planned perspective coating materials for blood contacting purposes, Ti, TiN, Ti(C, N) with high and low carbon content and DLC have been studied. Good properties in respect to blood contact were observed for TiN, however, strong contribution of TiN stoichiometry (atomic proportion Ti/N) on biocompatibility were stated. Reaction of cell-material has been analyzed in relation to crystallographic orientation, chemical content and microstructure.