Covalent attachment of fibronectin to 316L stainless steel using amine and carboxylic acid alkanethiol self-assembled monolavers: applications for coronary artery stents
Background: Metallic stent implantation is currently the minimally invasive procedure of choice for the treatment of blocked coronary arteries. However, stent implantation can cause vascular trauma and denude a monolayer of cells from the vascular wall called the endothelium. This event ini...
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McGill University
2009
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Engineering - Chemical Harvey, Jeffrey Covalent attachment of fibronectin to 316L stainless steel using amine and carboxylic acid alkanethiol self-assembled monolavers: applications for coronary artery stents |
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Background: Metallic stent implantation is currently the minimally invasive procedure of choice for the treatment of blocked coronary arteries. However, stent implantation can cause vascular trauma and denude a monolayer of cells from the vascular wall called the endothelium. This event initiates an exaggerated response to injury whereby smooth muscle cells (SMC) proliferate inward causing re-closure of the artery in a process known as in-stent restenosis. Hypothesis: It has been shown that rapid re-endothelization of the artery after stent induced trauma decreases the severity of SMC proliferation considerably. By covalently tethering a cell adhesion protein, fibronectin (FN), to a stent via linking self-assembled monolayers (SAMs) it is believed that FN will increase the rate of endothelial cell attachment to the stent. This may result in the formation of a functional and confluent endothelial layer around the stent, thereby suppressing restenosis. Results: A novel electrochemical method for monolayer self-assembly was developed in this work. Alkanethiol SAMs of carbon length 10 with NH2, COOH, and CH3 surface exposed functionality were attached to 316L stainless steel, which is the major stent material. The SAMs were reasonably ordered, demonstrated desired surface chemistry and were stable after rigorous rinsing and sonication tests validating their robustness for use in biomedical applications. FN was covalently attached to SAMs in two ways (1) to NH2-terminated SAMs via glutaraldehyde and (2) to COOH-terminated SAMs through n-hydroxysuccinimide (NHS) and 1-ethyl-3-{3dimethyl aminopropyl] carbodiimide (EDC). FN demonstrated stronger attachment to the surface than non-covalently bound FN which was easily removed under sonication in 0.1 M NaOH. The FN coated surfaces demonstrated augmented endothelial cell attachment compared to bare 316LSS surfaces in vitro. The surface-immobilized FN and SAMs proper === Historique: L'utilisation des stents métalliques est présentement la procédure la plus préconisée afin de contrer les symptômes des maladies coronariennes. Cependant, cette technique peut causer des traumas vasculaires en retirant de l'artère une couche monocellulaire nommée endothélium. Cet événement cause une prolifération des cellules des muscles mous. Un processus nommé stent resténose est alors enclenché où l'artère se met à se refermer en réponse à au trauma. Hypothèse : Il a été démontré que la re-endothélisation rapide de l'artère peut diminuer la resténose de façon significative. Afin de réaliser ce processus, nous proposons de créer un lien covalent entre la fibronectine et le stent en acier inoxydable. Les couches unitaires auto-assemblées sont utilisées en tant que lien chimique dans le but d'attacher la FN à l'acier inoxydable. La FN a pour rôle d'augmenter le nombre de liens créés entre les cellules endothéliales retrouvées sur le stent et d'atténuer la resténose.Résultats : Une nouvelle méthode électrochimique a été mise au point durant cette recherche afin d'assembler les couches unitaires sur l'acier inoxydable. Les couches unitaires –thiol avec une chaîne de 10 carbones, du NH2, COOH et CH3 ont été créées. Les couches unitaires étaient bien ordonnées et ont démontrées une organisation chimique désirée. Ces films ont démontré une bonne stabilité même après avoir été exposés à la sonication validant ainsi leur durabilité pour des fins d'utilisation dans le domaine biomédicale. Un lien covalent a alors été créé de deux façons entre la fibronectine et les couches unitaires auto-assemblées : (1) les couches unitaires NH2 ont été liées grâce au glutaraldéhyde (2) les couches unitaires COOH ont été liées en utilisant le N-hydroxysuccinimide (NHS) et le 1-ethyl-3-(3dimethyl aminopropyl) carbodiimide (EDC). Les mét |
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