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ABSTRACT
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LIST OF FIGURES
Fig. 1. Bicyclic step-growth mechanism of plasma polymerization. ... 4 Fig. 2. Plasma deposition system for polymerization. ....... 7 Fig. 3. Preparation of three modified surfaces (Ti, Ti/COOH,
Ti/COOH/RGD. ....... 8 Fig. 4. FT-IR spectrum of the Ti, Ti/COOH and Ti/COOH/RGD
samples (a) FT-IR wide scan spectra of three samples, (b) N-H bond region of three samples and (c) C=O bond region of three samples. ......... 11 Fig. 5. XPS spectra of the modified surfaces substrates (a) XPS wide
scan spectra of Ti/COOH, (b) XPS wide scan spectra of Ti/COOH/RGD, (c) O1s spectra of the modified surface substrates, (d) N1s spectra of the modified surface substrates and (e) C1s spectra of the modified surface substrates. ... 12 Fig. 6. Fluorescence microscopy image of FITC labeled RGD
immobilization on the Ti/COOH surface. ... 13 Fig. 7. SEM images of (a) Ti, (b) Ti/COOH and (c) Ti/COOH/RGD
surface. ........ 15 Fig. 8. AFM images of (a-1) 2㎛ x 2㎛ Ti surface, (a-2) 10㎛ x
10㎛ Ti surface, (b-1) 2㎛ x 2㎛ Ti/COOH surface, (b-2) 10㎛ x 10㎛ Ti/COOH surface, (c-1) 2㎛ x 2㎛
Ti/COOH/RGD surface and (c-2) 10㎛ x 10㎛ Ti/COOH/RGD surface. ........ 16
ABSTRACT
Immobilization of bioactive RGD peptide on the modified titanium surface by plasma polymerization
Cheol-Ho Shin, D.D.S, M.S.D
Director : Prof. Yeong-Mu Ko, Ph.D., DDS Department of Dental Science
Graduate School of Chosun University
Plasma surface modification can be used to improve the surface properties of commercial pure Ti by creating functional groups to produce bioactive materials with different surface topography. In this study, a titanium surface was modified with acrylic acid (AA) using a plasma treatment and immobilized with bioactive arginine- glycine-aspartic acid (RGD) peptide, which may accelerate the tissue integration of bone implants. Both terminals containing the NH– 2 of RGD peptide sequence and COOH of AA thin film– were combined with a covalent bond in the presence of 1-ethyl-3-3-dimethylaminopropylcarbodiimide(EDC). The chemical structure and morphology of PAA film and RGD modified surface were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), fourier transform infrared (FT-IR), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM). All chemical analysis showed full coverage of the Ti substrate with the PAA thin film containing COOH groups and the RGD peptide. This
novel modified biocompatible surface highlight their potential as biocompatible implant materials.
Fig. 1. Bicyclic step-growth mechanism of plasma polymerization.
θ
Titanium disk
Fig. 2. Plasma deposition system for polymerization.
Fig. 3. Preparation of three modified surfaces (Ti, Ti/COOH, Ti/COOH/RGD.
Fig. 4. FT-IR spectrum of the Ti, Ti/COOH and Ti/COOH/RGD samples (a) FT-IR wide scan spectra of three samples, (b) N-H bond region of three samples and (c) C=O bond region of three samples.
Fig. 5. XPS spectra of the modified surfaces substrates (a) XPS wide scan spectra of Ti/COOH, (b) XPS wide scan spectra of
Ti/COOH/RGD, (c) O1s spectra of the modified surface substrates, (d) N1s spectra of the modified surface substrates and (e) C1s spectra of the modified surface substrates.
Fig. 6. Fluorescence microscopy image of FITC labeled RGD immobilization on the Ti/COOH surface.
는 무처리 표면 는 표면 그리고 는 (a) Ti , (b) Ti/COOH , (c)
표면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진이다 은 무처리 티
Ti/COOH/RGD . (a-1)
타늄 표면으로 연마된 상태의 편평한 표면이 관찰되었다, . (b-1) Ti/COOH 표면 에서는 플라즈마 중합공정을 통해 고분자박막(PAA)이 형성된 것으로 표면에 막, 이 덮힌 것이 확인 되었다. (c-1)은 RGD 펩타이드가 고정화 된 표면형상으로서, 표면은 층 덮임으로 더욱더 거칠어진 상태를 나타내었다.
표면형상의 변화를 자세히 관찰하기 위하여 AFM (atomic force microscopy) 을 이용하여 관찰하였다(Fig. 8). (a-1)과 (a-2)는 무처리 티타늄 표면의 형상 으로서 비교적 편평한 모양으로 관찰되었다 그러나, . (b-1)과 (b-2)는 고분자박 막이 형성된 것으로 표면의 거칠기가 증가된 것이 관찰되었다 한편. , RGD 펩타 이드를 고정화한 샘플표면(c-1)과 (c-2)은 표면 거칠기가 증가되었다 무처리 티. 타늄 표면과 개질된 티타늄 표면의 관찰결과를 정량적으로 나타내기 위해 중심 선 평균거칠기 (Ra)를 조사하였다 무처리 표면에서는. 6.361± 0.4 nm를 보였 고 실험군에서는, Ti/COOH 표면이 21.754 ± 1.8 nm, 그리고 Ti/COOH/RGD 표면이 25.444 ± 1.6 nm로서 통계학적으로 유의한 표면조도의 증가를 보였다 (P〈 0.05).
Fig. 7. SEM images of (a) Ti, (b) Ti/COOH and (c) Ti/COOH/RGD surface.
Fig. 8. AFM images of (a-1) 2㎛ x 2㎛ Ti surface, (a-2) 10㎛ x 10㎛ Ti surface, (b-1) 2㎛ x 2㎛ Ti/COOH surface, (b-2) 10㎛
x 10㎛ Ti/COOH surface, (c-1) 2㎛ x 2㎛ Ti/COOH/RGD surface and (c-2) 10㎛ x 10㎛ Ti/COOH/RGD surface.
본 연구에서는 생체 내에서 불활성의 특성을 보이는 티타늄 표면에 반응기를 생성하여 생체활성을 갖도록 하기 위해 플라즈마 표면 개질기술 중의 하나인 플 라즈마 중합공정으로 카르복실기(-COOH)박막을 형성하고 그 위에 조골세포의 부착에 유리한 것으로 알려진 RGD펩타이드를 공유결합으로 고정화하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
분석결과 플라즈마 중합반응으로 고분자 박막을 생성한 경우
1. FTIR , PAA
1700cm-1 부근에서 강한 C=O결합 피크가 관찰되었고, RGD펩타이드 고정 후 3400cm-1 부근에서 N-H결합 피크가 관찰되었다.
분석결과 를 플라즈마 중합처리하고 펩타이드를 고정한 표면
2. XPS , PAA RGD
에서는 Nls 피크가 관찰되었다.
중심선 평균 거칠기 는 의 플라즈마 중합처리와 펩타이드의 고정
3. Ra PAA RGD
으로 통계학적으로 유의하게 증가를 보였다 (P〈 0.05).
저작물 이용 허락서
학 과 치의학 학 번 20087436 과 정 박사
성 명 한글 신 철 호: 한문 : 申 哲 浩 영문 :Shin Cheol Ho
주 소 경기 시흥시 정왕동 1736-2 우성플라자302호 시화센터치과
연락처 010-9531-0001 E-MAIL samshin60@hanmail.net
논문제목
한글: 플라즈마 중합반응으로 개질된 티타늄표면의 RGD
펩타이드의 고정화
영어: Immobilization of bioactive RGD peptide on the modified titanium surface by plasma polymerization
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년 월 일
2010 6 23
