還元剤として可溶性澱粉を使用した熱水由来の還元酸化物の生体適合性と血液適合性

グラフェンベースのナノ材料（GBN）は、組織工学および再生医療の生物医学的材料として多くの用途を持っています。澱粉（機能化）還元グラフェン酸化グラフェンナノシート（SRGO）の調製について報告します。溶けやすい澱粉は、熱水剤法の還元剤として還元剤として、およびヒト皮膚線維芽細胞および赤血球（RBC）とのin vitro相互作用を報告します。我々の結果は、可溶性SRGOナノシートが原料として酸化グラフェン（GO）を使用して調製されたことを示しています。熱水処理後に異なる濃度の可溶性澱粉を使用して調製されたSRGO-1および-10は、紫外線光学分光法によって特徴付けられ、GOのデオキシゲン化と共役芳香族構造の回復に対応する260 nmでピークシフトを示しました。動的光散乱とゼータの潜在的測定を使用して、GOおよびSRGOのZ平均サイズと表面電荷を決定しました。X線回折法、減衰総反射率フーリエ変換赤外線分光法、およびラマン分光法により、π結合ネットワークの熱水処理と回復中の不安定な酸素官能基の進行性除去が明らかになりました。X線光電子分光法は、GOと比較して酸素比（C/O）が高いSRGOSの酸化を示しました。SRGO -1および-10との皮膚線維芽細胞との相互作用は、それぞれ最大88％と90％の細胞生存率を持つ200μg/mLの濃度でさえ優れた生体適合性を示しましたが、顕著な細胞毒性は20μg/mLでGOで観察されました。同様に、SRGO -1と-10は、GOと比較してRBCに対して毒性を示しませんでした。黄色ブドウ球菌によるバイオフィルムのバイオフィルム形成と代謝活性も、それぞれ結晶紫とテトラゾリウム還元アッセイを使用して評価されました。SRGOを合成するために使用される記載されている熱水道法は、さまざまな生物医学用途向けの新規GBNの製造のために、水分散性、生体適合性、血液適合性還元GOを生産する安価で、容易で環境に優しい手段を提供します。

Graphene-based nanomaterials (GBNs) have many applications as biomedical materials in tissue engineering and regenerative medicine. We report on the preparation of starch-(functionalized) reduced graphene oxide nanosheets (SRGO) using soluble starch as a reducing agent in a hydrothermal method, and their in vitro interactions with human skin fibroblasts and red blood cells (RBCs). Our results indicate that soluble SRGO nanosheets were prepared using graphene oxide (GO) as a raw material. SRGO-1 and -10, which were prepared using different concentrations of soluble starch after hydrothermal treatment, were characterized by ultraviolet-visible spectroscopy and showed a peak shift at 260 nm corresponding to the deoxygenation of GO and restoration of the conjugated aromatic structure. Dynamic light scattering and zeta potential measurements were used to determine Z-average sizes and surface charges of GO and SRGOs. X-ray diffractometry, attenuated total reflectance Fourier-transform infrared spectroscopy, and Raman spectroscopy revealed the progressive elimination of labile oxygen functional groups during hydrothermal treatment and restoration of the π-conjugated network. X-ray photoelectron spectroscopy showed de-oxidation of SRGOs, which had high carbon to oxygen ratios (C/O) as compared with GO. Interactions of SRGO-1 and -10 with skin fibroblasts showed excellent biocompatibility even at a concentration of 200 μg/ml with cell viabilities up to 88% and 90%, respectively, whereas notable cytotoxicity was observed for GO at 20 μg/ml. Similarly, SRGO-1 and -10 did not exhibit toxicity to RBCs compared to GO. Biofilm formation and metabolic activities of biofilm by the bacterium Staphylococcus aureus were also evaluated using a crystal violet and a tetrazolium reduction assay, respectively. The described hydrothermal method used to synthesize SRGO provides a cheap, facile, and environmentally friendly means of producing water-dispersible, biocompatible and hemocompatible reduced GOs for the fabrication of novel GBNs for various biomedical applications.