Nanotopografi - Nanotopography

Nanotopografi Burada oluşan veya üretilen belirli yüzey özelliklerini ifade eder. nanoskopik ölçek. Terim, aşağıdakilerden geniş bir uygulama yelpazesini tanımlamak için kullanılabilirken Entegre devreler -e mikroakışkanlar pratikte, tipik olarak kullanıldığı gibi mikron altı dokulu yüzeylere uygulanır. biyomalzemeler Araştırma.

Doğada

Doğada çeşitli fonksiyonel nanotopografiler tanımlanmıştır. Gibi belirli yüzeyler Lotus yaprağı kendi kendini temizleme gibi abiyotik süreçler için nano ölçekli dokuları uyguladığı anlaşılmıştır.[1] Bu keşfin biyo-mimetik uygulamaları o zamandan beri tüketici ürünlerine ulaştı. 2012 yılında doğadaki nanotopografilerin antibiyotik amaçlı da kullanıldığı kabul edildi. Kanadı ağustosböceği Yüzeyi nano ölçekli sütunlarla kaplı olan, bakteri parçalanmasına neden olur. Nano sütunların hücre yapışmasını engellediği gözlenmezken, mikrobiyal zarları kırılmak üzere germek için mekanik olarak hareket ettiler. Ağustosböceği kanadının in vitro testi, çeşitli bakteri suşlarına karşı etkinliğini göstermiştir.[2]

İmalat

Nanotopografi üretimi için çok sayıda teknoloji mevcuttur. Yüksek verimli teknikler şunları içerir: plazma işlevselleştirme, aşındırıcı püskürtme, ve dağlama. Düşük maliyetli olmasına rağmen, bu işlemler, özellik boyutu ve geometrisinin kontrolü ve tekrarlanabilirliği açısından sınırlıdır.[3] Aralarında daha fazla özellik hassasiyeti sağlayan teknikler mevcuttur elektron ışını litografisi ve parçacık birikimi ancak kıyaslandığında daha yavaştır ve daha fazla kaynak gerektirir. Alternatif olarak, aşağıdaki gibi işlemler moleküler kendi kendine birleşme Gelişmiş bir üretim hızı ve özellik kontrolü seviyesi sağlayan kullanılabilir.

Tıbba başvurular

Nanotopografinin hücre davranışı üzerindeki etkileri ancak 1964'ten beri bilinmesine rağmen, teknolojinin ilk pratik uygulamalarından bazıları tıp alanında gerçekleştirilmektedir.[4] Birkaç klinik uygulama arasında titanyumun işlevselleştirilmesi vardır aşılama daldırma aşındırma ve kumlama ile oluşturulan nanotopografili yüzeyler. Bu teknoloji, belirli implant bileşenlerinin ameliyat sonrası entegrasyonunu iyileştirmeyi amaçlayan çok çeşitli araştırmaların odak noktası olmuştur. Entegrasyonun belirleyicisi değişiklik gösterir, ancak çoğu titanyum implant ortopedi odaklı olduğundan, osseointegrasyon alanın baskın amacıdır.

Hücre mühendisliği uygulamaları

Nanotopografi kolayca uygulanır hücre kültürü ve farklı ülkelerde hücre davranışı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. soylar.[4] Nano ölçekli rejimde 9 nm mertebesine kadar alt tabaka özellikleri bir miktar etkiyi koruyabilir. Yalnızca topografik işaretlere tabi tutulan çok çeşitli hücreler, hücre büyümesi ve gen ifadesi.[5] Bazı kalıplar indükleyebilir kök hücreler -e ayırt etmek belirli yollar aşağı.[6]Önemli sonuçlar şunları içerir: osteojenik indüksiyon yokluğunda medya bileşenleri[7] ve görüldüğü gibi toplama yakın hücre hizalaması düz kas.[8] Topografik ipuçlarının, aksi takdirde xeno bazlı ortam bileşenlerini gerektiren rolleri yerine getirme potansiyeli, hayvandan elde edilen ürünlerle ilgili düzenleme ve maliyet bir dizi hücre ile ilgili teknolojide büyük bir engel teşkil ettiği için klinik uygulamalara yüksek düzeyde çevrilebilirlik sunar.

Referanslar

  1. ^ Feng, L; et al. (2002). "Süper Hidrofobik Yüzeyler: Doğaldan Suniğe". Gelişmiş Malzemeler. 14 (24): 1857–1860. doi:10.1002 / adma.200290020.
  2. ^ Ivanova, Elena P .; Hasan, Cafer; Webb, Hayden K .; Truong, Vi Khanh; Watson, Gregory S .; Watson, Jolanta A .; Baulin, Vladimir A .; Pogodin, Sergey; Wang, James Y .; Tobin, Mark J .; Löbbe, Christian; Crawford, Russell J. (2012). "Doğal Bakterisidal Yüzeyler: Cicada Wings Tarafından Pseudomonas aeruginosa Hücrelerinin Mekanik Kırılması". Küçük. 8 (16): 2489–2494. doi:10.1002 / smll.201200528. ISSN  1613-6810. PMID  22674670.
  3. ^ Stevens, B; et al. (2008). "Tasarlanmış kemik dokularında kemik rejenerasyonunu artırmak için kullanılan materyallerin, üretim yöntemlerinin ve stratejilerin bir incelemesi". Biyomedikal Malzemeler Araştırma Dergisi Bölüm B: Uygulamalı Biyomalzemeler. 85 (2): 573–582. doi:10.1002 / jbm.b.30962.
  4. ^ a b Curtis, A.S.G .; Varde M (1964). "Hücre davranışının kontrolü: topolojik faktörler". Ulusal Kanser Enstitüsü Dergisi. 33 (1): 15–26. doi:10.1093 / jnci / 33.1.15. PMID  14202300.
  5. ^ Le Guehennec, L; et al. (2007). "Hızlı osseointegrasyon için titanyum diş implantlarının yüzey işlemleri". Diş malzemeleri. 23 (7): 844–854. doi:10.1016 / j.dental.2006.06.025. PMID  16904738.
  6. ^ McNamara, L. E .; McMurray, R. J .; Biggs, M. J. P .; Kantawong, F .; Oreffo, R. O. C .; Dalby, M.J. (2010). "Kök Hücre Farklılaşmasının Nanotopografik Kontrolü". Doku Mühendisliği Dergisi. 1 (1): 120623–120623. doi:10.4061/2010/120623. ISSN  2041-7314. PMC  3042612. PMID  21350640.
  7. ^ Dalby, Matthew J .; Gadegaard, Nikolaj; Dara, Rahul; Andar, Abhay; Riehle, Mathis O .; Herzyk, Pawel; Wilkinson, Chris D. W .; Oreffo, Richard O.C. (2007). "İnsan mezenkimal hücre farklılaşmasının nano ölçekli simetri ve bozukluk kullanılarak kontrolü". Doğa Malzemeleri. 6 (12): 997–1003. doi:10.1038 / nmat2013. ISSN  1476-1122. PMID  17891143.
  8. ^ Yim, Evelyn K.F .; Sevgilim, Eric M .; Kulangara, Karina; Guilak, Farshid; Leong, Kam W. (2010). "Odak yapışmalarında, hücre iskelet organizasyonunda ve insan mezenkimal kök hücrelerinin mekanik özelliklerinde nanotopografinin neden olduğu değişiklikler". Biyomalzemeler. 31 (6): 1299–1306. doi:10.1016 / j.biomaterials.2009.10.037. ISSN  0142-9612. PMC  2813896. PMID  19879643.