RV-23 is a melittin-related antibacterial peptide (MRP) with lower cytotoxicity than either melittin or AR-23, another MRP. The aim of this study was to explore the mechanism of RV-23's antibacterial selectivity and its hemocompatibility. The results showed that all the peptides exhibited lytic activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli, with RV-23 showing the highest potency. Moreover, RV-23 had lower cytotoxicity than melittin or AR-23 at their minimal inhibitory concentration. In addition, CD experiments showed that melittin, RV-23, and AR-23 all had a typical α-helical structure, and RV-23 had the lowest α-helix content. The structural information showed that RV-23 has the lowest hydrophobicity and highest hydrophobic moment. Because hydrophobicity and α-helix content are believed to correlate with hemolysis, the results indicate that the selective lytic activity against bacteria of RV-23 may be due to its low hydrophobicity and α-helicity, which lead to low cytotoxicity without affecting antibacterial activity. Furthermore, RV-23 did not affect the structure and function of blood components such as red blood cells, platelets, albumin, and the blood coagulation system. In conclusion, RV-23 is a cell-selective antibacterial peptide with high hemocompatibility due to its unique structure.
For the better success of biomedical implant surgery, we used a modified solution combustion method to synthesize Hydroxyapatite (HA) and Chromium ($Cr^{3+}$) modified Cr-HA with different concentrations of 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 and 2.5. The Cr-HA nanopowder was characterized by TGA, XRD, SEM-EDS and TEM. The HA and Cr-HA powders were subjected to in vitro biological studies to determine their biocompatibility and hemocompatibility. The cytotoxicity of HA and Cr-HA were evaluated on Hela (Cervical cancer) cells and L929 (mouse fibroblast) cells by using MTT assay. Hemocompatibility studies demonstrated a noticeable haemolytic ratio below 5%, which confirms that these materials are compatible in nature with human blood. The results of the present work confirm that the synthesised HA and Cr-HA are biocompatible and can be extensively used in the biomedical field to improve overall material biological properties.
만성 콩팥병은 많은 사람들이 말기병으로 진단받고 있다. 이 질병은 혈액이 막과 투석기에 의해 세척되는 과정인 혈액투석에 의해 치료된다. 혈액투석을 위한 막은 혈액에서 불순물인 요소를 선택적으로 제거하는 역할을 하기 때문에 이 과정은 중요한 첫 단계이다. 다양한 종류의 고분자로 구성된 막이 사용되지만, 낮은 선택도와 혈액적합성과 같은 다양한 단점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 여러 논문에서 서로 다른 고분자의 혼합물을 사용하여 기공의 크기를 변화시키고 혈액적합성을 높이며 선택성을 높이는 연구를 진행하였다. 그동안 보고된 논문들을 통해 혼합막이 더 큰 장점을 가지고 있음을 알 수 있었다.
Recently we developed the concept of totally implantable electrohydraulic artificial heart. We tested the artificial heart which was drived by external compressive air in the calves. All three calves had pneumonia before surgery, so postoperative course was not only bad but also the results was not good. The first calf died severe pneumonia on 76th day, the second calf died from troublesome bleeding and uncertain allergic like reaction, and the third died because of bleeding. However, the performance of the artificial heart was good, and especially the blood contacting surface showed excellent hemocompatibility. The anatomic fitting was also very good even in the 35 Kg small newborn calf. During treadmill test, the first calf did not well tolerate for 1 minute but by the Full Fill Full Empty control method the artificial heart responsed well to the physiologic needs. In conclusion, the artificial heart had the very good hemocompatible surface, however, the volume of the artificial heart was a little deficient for the calf and the control algorithm needed further development.
This presentation will give an overview of Ca-aluminate based biomaterials and their proposed use within the field of nanostructured biomaterials. The paper describes typical features of Ca-aluminate materials with regard to technology, chemistry, biocompatibility including hemocompatibility and bioactivity, and developed microstructure. Special focus will be on the developed microstructure, which is in the nanosize range. Application possibilities within odontology, orthopedics, and drug delivery are presented. The nanostructure including pore size below 5 nm in these structures opens up this material for some use in specific dental-related applications in which antibacterial and bacteriostatic aspects are of importance, and as thin coating on implants within dental and orthopaedic applications. Nanosize porosity is essential in drug delivery systems for controlled release of medicaments. The priority field for Ca-aluminate biomaterials is implant materials, which use minimally-invasive techniques to offer in vivo, on-site developed biomaterials.
Chen, Yanfei;Jankowitz, Brian T.;Cho, Sung Kwon;Yeo, Woon-Hong;Chun, Youngjae
Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
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제2권2호
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pp.71-84
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2015
A low-profile flow sensor has been designed, fabricated, and characterized to demonstrate the feasibility for monitoring hemodynamics in cerebral aneurysm. The prototype device is composed of three micro-membranes ($500-{\mu}m$-thick polyurethane film with $6-{\mu}m$-thick layers of nitinol above and below). A novel super-hydrophilic surface treatment offers excellent hemocompatibility for the thin nitinol electrode. A computational study of the deformable mechanics optimizes the design of the flow sensor and the analysis of computational fluid dynamics estimates the flow and pressure profiles within the simulated aneurysm sac. Experimental studies demonstrate the feasibility of the device to monitor intra-aneurysmal hemodynamics in a blood vessel. The mechanical compression test shows the linear relationship between the applied force and the measured capacitance change. Analytical calculation of the resonant frequency shift due to the compression force agrees well with the experimental results. The results have the potential to address important unmet needs in wireless monitoring of intra-aneurysm hemodynamic quiescence.
Polyurethane (PU) is widely used as a cardiovascular biomaterial due to its good mechanical properties and hemocompatibility, but it is not adhesive to endothelial cells (ECs). Cell adhesive peptides, GRGDS and YIGSR, were found to promote adhesion and spreading of ECs and showed a synergistic effect when both of them were used. In this study, a surface modification was designed to fabricate an EC-active PU surface capable of promoting endothelialization using the peptides and poly(ethylene glycol) (PEG) spacer, The modified PU surfaces were characterized in vitro. The density of the grafted PEG on the PU surface was measured by acid-base back titration to the terminal-free isocyanate groups. The successful immobilization of pep tides was confirmed by amino acid analysis, following hydrolysis, and contact angle measurement. The uniform distribution of peptides on the surface was observed by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). To evaluate the EC adhesive property, cell viability test using human umbilical vein EC (HUVEC) was investigated in vitro and enhanced endothelialization was characterized by the introduction of cell adhesive peptides, GRGDS and YIGSR, and PEG spacer. Therefore, GRGDS and YIGSR co-immobilized PU surfaces can be applied to an EC-specific vascular graft with long-term patency by endothelialization.
최근 COVID-19로 인해 증가한 급성 폐부전 중증환자 치료를 위한 인공폐 기술의 필요성이 부각되었다. 또한, 빠르게 진행되고 있는 인구고령화는 인공장기(artificial organ, AO) 기술에 대한 높은 수요를 불가피하게 만들고 있다. 분리막은폐, 신장, 간 및 췌장을 포함한 많은 AO 기기의 핵심 부품이다. 특히 인공폐(artificial lung, AL) 기술은 지난 50년간 빠르게 발전해왔지만, 장기부전 환자의 생존율은 50% 내외로 여전히 낮은 편이다. 현재 대부분의 AL 관련문헌은 임상결과에 집중되어 있으며, AL 분리막의 개발연구는 매우 부족한 편이다. 이에 대한 원인 중 하나는 AL 기술이 생명공학을 포함하여 고분자 화학 및 분리공정 기술을 아우르는 융합적 기술개발을 요구하기 때문인 것으로 판단된다. 본 총설에서는 헬스케어산업에서 AL 분리막 기술의 역할과 기술개발이 필요한 난제들을 정리하였다. 특히, 분리막 소재의 혈액적합성, 분리성능, 모듈 디자인 및 공정 구성 측면에서 다양한 연구개발이 필요하다는 부분을 강조하고자 한다.
Titanium and its alloys are widely used as implants in orthopedics, dentistry and cardiology due to their outstanding properties, such as high strength, high level of hemocompatibility and enhanced biocompatibility. Hence, recent works showed that the synthesis of new Ti-based alloys for implant application involves more biocompatible metallic alloying element, such as, Nb, Hf, Zr and Mo. In particular, Nb and Hf are one of the most effective Ti ${\beta}-stabilizer$ and reducing the elastic modulus. Plasma electrolyte oxidation (PEO) is known as excellent method in the biocompatibility of biomaterial due to quickly coating time and controlled coating condition. The anodized oxide layer and diameter modulation of Ti alloys can be obtained function of improvement of cell adhesion. Silicon (Si) and magnesium (Mg) has a beneficial effect on bone. Si in particular has been found to be essential for normal bone and cartilage growth and development. In vitro studies have shown that Mg plays very important roles in essential for normal growth and metabolism of skeletal tissue in vertebrates and can be detected as minor constituents in teeth and bone. The aim of this study is to research Si and Mg doped hydroxyapatite film formation by plasma electrolytic oxidation. Ti-29Nb-xHf (x= 0, 3, 7 and 15wt%, mass fraction) alloys were prepared Ti-29Nb-xHf alloys of containing Hf up from 0 wt% to 15 wt% were melted by using a vacuum furnace. Ti-29Nb-xHf alloys were homogenized for 2 hr at $1050^{\circ}C$. Each alloy was anodized in solution containing typically 0.15 M calcium acetate monohydrate + 0.02 M calcium glycerophosphate at room temperature. A direct current power source was used for the process of anodization. Anodized alloys was prepared using 270V~300V anodization voltage at room. A Si and Mg coating was produced by RF-magnetron sputtering system. RF power of 100W was applied to the target for 1h at room temperature. The microstructure, phase and composition of Si and Mg coated oxide surface of Ti-29Nb-xHf alloys were examined by FE-SEM, EDS, and XRD.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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