Laser-Assisted Surface Modification of Hybrid Hydrogels to Prevent Bacterial Contamination and Protein Fouling
Notice bibliographique
Résumé
Silicone hydrogels have been extensively studied in the fields of contact lenses, tissue engineering, and drug delivery due to their good biocompatibility, high oxygen permeability, and proper light transmission. However, their applications in biomedical devices are limited by protein adsorption and bacterial contamination because of the hydrophobic surface of silicone, which will cause more irreversible protein adsorption. Several physical methods can be applied to create a hydrophilic surface on hydrogels, such as spin coating, physical vapor deposition, dip coating, drop casting, etc. Compared to the conventional methods, the matrix assisted pulsed laser evaporation (MAPLE) is suitable to produce biopolymer/polymer film with a contamination-free manner. In this thesis, hydrophilic polymer, polyethylene glycol (PEG) and polyvinylpyrrolidone (PVP), were deposited by MAPLE with a pulsed Nd:YAG 532 nm laser for the surface hydrophilicity modification. The polymer coatings were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and atomic force microscopy (AFM). Our results demonstrate that protein adsorption decreases 28.2% and 18.7% with the surface modifications by PEG and PVP, respectively. In addition, the polymer coated silicone hydrogels do not impose toxic effect on mouse NIH/3T3 cells.\nNormally, protein fouling can lead to biofilm contamination caused by the growth of bacteria. Therefore, we further deposit hybrid nanocomposite on silicone hydrogels to inhibit the growth of bacteria. Silver nanoparticles incorporating with PVP (Ag-PVP NPs) were developed through a photochemical method without addition of reductive reagents. On the other hand, sol-gel method was applied to incorporate ZnO nanoparticles into PEG (ZnO-PEG NPs). MAPLE process was applied to deposit the two different nanocomposites on the silicone hydrogels, respectively. Our results indicate that the silicone hydrogels with Ag-PVP nanocomposite coating can reduce 28.2% of the protein adsorption compared to silicone hydrogels without coating, while ZnO-PEG coating is able to reduce 30% protein adsorption. The cytotoxicity study shows that the nanocomposite coated silicone hydrogels do not impose toxic effect on mouse NIH/3T3 cells. In addition, MAPLE-deposited Ag-PVP and ZnO-PEG nanocomposite coatings can inhibit bacterial growth significantly. Our result show that Ag-PVP nanocomposite coating can eliminate almost all the E.coli after 8 hours’ culturing; the relative numbers of E.coli on the ZnO-PEG coated silicone hydrogel approach to zero when the culturing time is 4 hours. In addition, the thickness and roughness of Ag-PVP film over time were measured by AFM. The result shows that MAPLE process is a time dependent (linear) deposition, and it is able to create homogenous thin films (roughness is lower than 30 nm). MAPLE shows good ability to control the thickness in the deposition of organic molecules and nanoparticles, which maintains the chemical backbone of polymers, and prevents contamination.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».