Indledning
Kulstof er et grundstof med atomnummer 6 og har seks elektroner, som indtager 1 s2, 2 s2, og 2p2 atomic orbital. Det kan hybridisere i sp, sp2 eller sp3 former. Opdagelser af meget konstant nanometer størrelse sp2 carbon bundet materialer såsom grafen, fullerener, og carbon nanorør har opfordret til at foretage undersøgelser på dette område., De fleste af de fysiske egenskaber af carbon nanorør stammer fra grafen. I grafen, kulstofatomer er tæt organiseret i en almindelig sp2-bundet atomic-scale honeycomb (sekskantet) mønster, og dette mønster er en grundlæggende struktur for andre sp2 kulstof bundet materialer (allotropes) som fullerener og kulstof-nanorør. Carbon nanorør er teoretisk adskilt som en cylinder fremstillet af rullet op grafemeark. Det kan opdeles i en enkelt brønd eller flere brønde., Nanorør med en enkelt er beskrevet som enkelt-wall kulstof-nanorør (SWCNTs) og blev første gang rapporteret i 1993 , mens dem med en mere end godt er flerlags kulstof-nanorør (MWCNTs) og blev første gang opdaget i 1991 af Iijima (Figur 1).
Skematisk struktur og TEM-billeder af SWCNT og MWCNT. (A) skematisk struktur af S andcnt og (B) M .cnt. Transmission elektron mikroskop (TEM) billeder af A (C) S .cnt og (D) M .cnt .,
Kulstof-nanorør: struktur og egenskaber
Kulstof kan obligation på forskellige måder for at opbygge strukturer med helt forskellige egenskaber. Sp2-hybridiseringen af kulstof bygger en lagdelt konstruktion med svag ud-af-Plan binding af van Der deraals-formen og stærke grænser i flyet. Et par til et par snese koncentriske cylindre med den regelmæssige periodiske mellemlagsafstand lokaliserer omkring almindelige centrale hule og lavede m .cnt ‘ er. Real-space analysen af multi .all nanotube billeder har vist en række mellemlagsafstand (0,34 til 0.,39 nm).
afhængigt af antallet af lag afviger den indre diameter af M .cnt ‘ er fra 0,4 nm op til nogle få nanometer, og den ydre diameter varierer karakteristisk fra 2 nm op til 20 til 30 nm. Begge spidser af M .cnt har Normalt lukket, og enderne er afdækket af kuppelformede halvfullerenmolekyler (femkantede defekter), og aksial størrelse adskiller sig fra 1 µm op til et par centimeter. Rollen af halv-fulleren molekyler (femkantede ring defekt) er at hjælpe med at lukke røret i de to ender.
på anden side adskiller s .cnt-diametre sig fra 0.,4 til 2 til 3 nm, og deres længde er typisk af mikrometerområdet. S .cnt ‘ er kan normalt komme sammen og danne bundter (reb). I en bundtstruktur er S .cnt ‘ er sekskantet organiseret til at danne en krystallignende konstruktion .
MWCNT og SWCNT struktur
Afhængig af indpakning til en cylinder måde, der er tre forskellige former for SWCNTs såsom lænestol, chirale, og zigzag (Figur 2B). En s .cnt ‘ s struktur er kendetegnet ved et par indekser (n, m), der beskriver den chirale vektor og direkte har en effekt på nanorørets elektriske egenskaber., Antallet af enhed vektorer i honeycomb krystalgitter af grafen langs to retninger bestemmes af heltal n og m. Som en fælles udtalelse, når m = 0, nanorør er opkaldt zigzag-nanorør; hvis n = m, nanorør er opkaldt lænestol nanorør, og i anden stat, der er såkaldte chirale.
Forskellige former for SWNTs. (A) den chirale vektor C bestemmer også rørdiameteren. (B) modeller af tre atomisk perfekt s .cnt strukturer .,
Den chirale vektor C = na1 + ma2 (a1 og a2 er den base celle vektorer af grafit) bestemmer også, rør diameter d, og denne vektor finder ud af retning af en rullende graphene ark (Figur 2A). Derfor, diameteren af en carbon rør kan beregnes ved at
hvor a=1.42× 3 Å svarer til gitter konstant i grafit ark.,
Når n − m er et multiplum af 3, beskrives nanorøret som ‘metallisk’ eller stærkt ledende nanorør, og hvis ikke, er nanorøret en semimetallisk eller halvleder.
på alle tidspunkter er lænestolformen metallisk, mens andre former kan gøre nanorøret til en halvleder.
Mange parametre og vektorer kan have en effekt på nanorør strukturer som følgende :
Multiwalled kulstof-nanorør kan dannes på to strukturelle modeller: russisk Dukke model og Pergament model., Når en carbon nanotube indeholder en anden nanotube inde i den, og den ydre nanotube har en større diameter end tyndere nanotube, kaldes den den russiske Dukkemodel. På den anden side, når et enkelt grafenark vikles rundt om sig selv mangfoldige tider, det samme som en rullet papirrulle, kaldes det Pergamentmodellen. M andcnt ‘er og S andcnt’ er har lignende egenskaber., På grund af den multilayer karakter af MWCNTs, de ydre vægge kan ikke kun beskytte de indre kulstof-nanorør fra kemiske interaktioner med uden stoffer, men også er til stede høj trækstyrke egenskaber, som ikke findes i SWCNTs (eller eksisterer delvist) (Tabel 1).
Da kulstof-nanorør har sp2 bånd mellem de enkelte kulstof-atomer, de har en højere brudstyrke end stål og Kevlar., Denne obligation er endnu stærkere end sp3-obligationen, der findes i diamond. Teoretisk set kan s .cnt ‘ er virkelig have en trækstyrke hundreder af gange stærkere end stål.
en anden fantastisk egenskab af carbon nanorør er også elasticitet., Under høj kraft og tryk på sidde-og når de udsættes for stor aksial kompressionskraft kræfter, kan det bøje, sno, kink, og endelig at spænde af uden at beskadige de nanorør, og nanorør vil vende tilbage til sin oprindelige struktur, men en elasticitet af nanorør har en grænse, og under meget fysisk stærke kræfter presser, det er muligt at midlertidigt at deformere form af et nanorør. Nogle af manglerne i strukturen af nanorøret kan svække en nanorørstyrke, for eksempel mangler i atomare ledige stillinger eller en omlægning af carbonbindingerne.,
elasticitet i både enkelt og multialledalled nanorør bestemmes af elasticitetsmodul eller elasticitetsmodul . Elasticitetsmodulet for multi nanall nanorør (m .nts) analyseres med transmissionselektronmikroskoper (tem). Forskere, der bruger tem-målingen og undersøger de termiske vibrationer i begge ender af rørene. Som et resultat af styrken af atombindingerne i carbon nanorør kan de ikke kun modstå høje temperaturer, men har også vist sig at være meget gode varmeledere. De kan modstå op til 750 C C ved normal og 2.800.C i vakuum atmosfærisk tryk., Temperaturen af rørene og det ydre miljø kan påvirke den termiske ledningsevne af carbon nanorør . Nogle af de vigtigste fysiske egenskaber ved carbon nanorør er opsummeret i tabel 2.
Syntese
Der er flere teknikker, som er udviklet til fremstilling af CNT strukturer, som primært involverer gas fase processer., Almindeligt, tre procedurer, der anvendes til fremstilling af Knr: (1) chemical vapor deposition (CVD) teknik , 2) laser-ablation teknik , og (3) carbon arc-udledning teknik (Tabel 3)., Høj temperatur forberedelse for eksempel laser ablation eller bueudladning blev først brugt til at syntetisere Knr, men i øjeblikket, er disse teknikker blevet erstattet af lav temperatur chemical vapor deposition (CVD) metoder (<800°C), da de nanorør længde, diameter, tilpasning, renhed, tæthed og orientering af Knr kan kontrolleres nøjagtigt i den lave temperatur, kemisk dampudfældning (CVD) metoder .,
lysbue udledning
Arc-udledning teknik bruger højere temperaturer (over 1,700°C) for CNT syntese, som typisk forårsager en udvidelse af Knr med færre strukturelle mangler i sammenligning med andre metoder., De mest benyttede metoder bruge arc-udledning mellem høj renhed grafit (6 til 10 mm optisk densitet (OD)) elektroder, som regel vand-afkøles elektroder med en diameter på mellem 6 og 12 mm og adskilt af 1 til 2 mm i et kammer fyldt med helium (500 torr) på subatmospheric pres (helium kan erstattes med brint eller metan til atmosfæren) . Kammeret indeholder en grafit katode og anode samt fordampet carbon molekyler og en vis mængde af metal katalysator-partikler (såsom kobolt, nikkel og/eller jern)., Direkte strøm sendes gennem camber (gnistdannelse proces), og salen er under tryk og opvarmet til omkring 4.000 K. I løbet af denne procedure og gnistdannelse, omkring halvdelen af det fordampede carbon størkner på katode (negativ elektrode) tip, og et depositum former med en sats på 1 mm/min, som kaldes ‘cylindriske hårdt depositum eller en cigar-lignende struktur’, der henviser til, at den anode (positiv elektrode) forbruges. Det resterende kulstof (en hård grå skal) deponeres i periferien og kondenserer til ‘kammersod’ i nærheden af væggene i kammeret og ‘katodesod’ på katoden., Den indre kerne, katodesod og kammersod, som er mørke og bløde, giver enten enkeltvæggede eller flervæggede carbon nanorør og indlejrede polyhedrale grafenpartikler. Ved hjælp af scanning elektron mikroskopi (SEM), to forskellige teksturer og morfologier kan observeres i at studere katoden depositum, den mørke og bløde indre kerne indlån består af bundle-lignende strukturer, der indeholder tilfældigt arrangeret nanorør og grå ydre skal, som består af buede og solid grafem lag.,
I bueudladning deposition og syntese af Knr er der to grundlæggende forskellige måder: syntese med brug af forskellige katalysator prækursorer og uden brug af katalysator prækursorer. Generelt, syntese af MWNTs kunne ske uden brug af katalysator prækursorer, men syntese af enkelt-wall-nanorør (SWNTs) benytter forskellige katalysator prækursorer, og for ekspansion i bueudladning, benytter sig af en kompleks anode, som er lavet som en sammensætning af grafit og et metal, for eksempel, Gd , Co, Ni, Cu, Ag, Pt, Pd, etc., eller blandinger af Co, Ni og Fe med andre bestanddele som Co-Pt, Co-Ru , Ni-y, Fe-Ni, Co-Ni, Co-Cu, Ni-Cu, Fe-No, Ni-Ti, Ni-Y osv. Undersøgelser har vist, Ni-Y-grafit blandinger, der kan producere høje udbytter (<90%) af SWNTs (gennemsnitlig diameter på 1,4 nm) , og i dag, er denne blanding, der er brugt over hele verden for oprettelsen af SWNTs i højt udbytte. Den største fordel ved bueudladningsteknik er evne og potentiale til produktion af en stor mængde nanorør. På den anden side er den største ulempe ved denne metode relativt lille kontrol over justeringen (dvs.,, chiralitet) af de skabte nanorør, hvilket er vigtigt for deres karakterisering og rolle. På grund af den metalliske katalysator, der er nødvendig til reaktionen, er rensning af de opnåede produkter desuden afgørende.
Laserablationsmetode
Ved anvendelse af højeffektlaserfordampning (YAG-type) opvarmes et kvartsrør indeholdende en blok ren grafit inde i en ovn ved 1,200 .C i en Ar-atmosfære. Formålet med at bruge laser er fordampning af grafit i kvarts., Som beskrevet om syntese af SWNT ved hjælp arc-udledning metode til generering af SWNTs, ved hjælp af laser-teknik, tilføjelse af metal partikler som katalysatorer til grafit mål er nødvendig. Undersøgelser har vist diameteren af nanorør afhænger af laser magt. Når laserpulseeffekten øges, blev rørets diameter tyndere . Andre undersøgelser har indikeret ultrahurtige (subpicosecond) laserpulser er potentielle og i stand til at skabe store mængder s .nt ‘ er . Forfatterne afslørede, at det nu lover at skabe op til 1.,5 g / h nanorørmateriale ved hjælp af laserteknikken.
Mange parametre, der kan påvirke egenskaber af Knr syntetiseret af laser ablation metode, som den strukturelle og kemiske sammensætning af målet materiale, laser egenskaber (peak power, cw versus puls, energi fluence, svingning bølgelængde, og impulsfrekvens), flow og tryk i buffer gas, salen pres og den kemiske sammensætning, er afstanden mellem mål og substrater, og den omgivende temperatur. Denne metode har et potentiale for produktion af S .nt ‘ er med høj renhed og høj kvalitet., Principperne og mekanismerne ved laserablationsmetoden ligner bueudladningsteknikken, men ved denne metode tilvejebringes den nødvendige energi af en laser, der rammer en ren grafitpellet, der holder katalysatormaterialer (ofte kobolt eller nikkel).
de vigtigste fordele ved denne teknik består af et relativt højt udbytte og relativt lave metalliske urenheder, da de involverede metalliske atomer har en tendens til at fordampe fra enden af røret, når det er lukket., På den anden side er den største ulempe, at de opnåede nanorør fra denne teknik ikke nødvendigvis er ensartet lige, men i stedet indeholder en vis forgrening.
Desværre er laserablationsmetoden ikke økonomisk fordelagtig, fordi proceduren omfatter grafitstænger med høj renhed, de krævede laserkræfter er store (i nogle tilfælde kræves to laserstråler), og mængden af nanorør, der kan syntetiseres pr.,
kemisk dampaflejring
en af standardmetoder til fremstilling af carbon nanorør er kemisk dampaflejring eller CVD. Der er mange forskellige typer af CVD som katalytisk chemical vapor deposition (CCVD)—enten termisk eller plasma enhanced (PE) ilt bistået CVD -, vand-assisteret CVD , mikrobølgeovn plasma (MPECVD) , radiofrekvens CVD (RF-CVD) , eller hot-filament (HFCVD) . Men katalytisk kemisk dampaflejring (CCVD) er i øjeblikket standardteknikken til syntese af carbon nanorør.,
denne teknik gør det muligt for CNTs at udvide sig på forskellige materialer og involverer den kemiske nedbrydning af et carbonhydrid på et substrat. Den vigtigste proces med dyrkning af kulstofnanorør i denne metode som den samme som bueudladningsmetode er også spændende carbonatomer, der er i kontakt med metalliske katalysatorpartikler.
for alle formål bores rør i silicium og implanteres også med jern nanopartikler i bunden. Derefter opvarmes et carbonhydrid som acetylen og nedbrydes på substratet., Da kulstoffet er i stand til at komme i kontakt med de metalpartikler, der er implanteret i hullerne, starter det for at skabe nanorør, som er en ‘skabelon’ fra tunnelens form. Ved brug af disse egenskaber kan carbon nanorørene vokse meget godt justeret og meget længe i tunnelens vinkel. Ved CVD-behandling forbereder og behandler et lag metalkatalysatorpartikler et substrat ved cirka 700 C. C. Oftest er metalkatalysatorpartikler nikkel , kobolt, jern eller en kombination ., Formålet med at anvende metal nanopartikler i kombination med en katalysator støtte såsom MgO eller Al2O3 er at udvikle overfladearealet for højere biprodukt af den katalytiske reaktion af den rene carbon med metalpartiklerne. I det første trin af nanorør ekspansion, to typer af gasser, næret reaktoren (den mest udbredte reaktoren er fluid bed reactor ): kulstof-indeholdende gas (såsom ethylen, acetylen, metan, eller ethanol) og en proces, gas (såsom nitrogen, brint, ammoniak)., På overfladen af katalysatorpartiklen brydes den carbonholdige gas fra hinanden, og så blev kulstoffet synligt ved kanterne af nanopartiklen, hvor nanorørene kan producere. Denne mekanisme er stadig under drøftelse . Undersøgelser har vist, at de konventionelt accepterede modeller er basisvækst og spidsvækst . Afhængigt af vedhæftningen og fastgørelsen mellem substratet og katalysatorpartiklen kan katalysatorpartiklerne forblive ved nanorørbasen eller nanorøret under vækst og ekspansion .,
sammenlignet med laser ablation, CCVD er en økonomisk praktisk metode til store og ganske ren CNT produktion og så den vigtige fordel af CVD er høj renhed opnået materiale og nem kontrol over den reaktion, naturligvis .
Nanorørrensning
afhængig af teknikken med carbon nanorørsyntese er der mange forskellige metoder og procedurer til oprensning., Alle rensning procedurer har følgende hovedtrin: sletning af store grafit partikler og sammenlægninger med filtrering, opløsning i passende opløsningsmidler til at fjerne katalysator partikler (koncentrerede syrer som opløsningsmiddel) og fullerener (anvendelse af organiske opløsningsmidler), og microfiltrations og kromatografi til størrelsen separation og fjerne amorf carbon klynger . Oprensning af Mtsnt ‘er produceret ved hjælp af bueudladningsteknikker kan udføres ved hjælp af O .idationsteknikker, der kan adskille Mtsnt’ er fra polyhedrale grafitlignende partikler .,
De væsentligste ulemper ved denne metode er lav renhed, høj ødelægge sats af råvarer (95%) samt høj reaktivitet af de resterende nanorør ved slutningen af processen på grund af eksistensen af dinglende obligationer (en utilfreds valence) og for afskaffelse af sådanne dinglende obligationer, der er nødvendige for at bruge høj-temperatur udglødning (2,800 ± C).
de ikke-destruktive metoder til adskillelse af CNTs parrer godt dispergerede kolloide suspensioner af rør / partikler med materialer, der forhindrer aggregering, såsom overfladeaktive stoffer, polymerer eller andre kolloide partikler ., Den anden metode som mål for størrelsen udelukkelse nanorør bruger størrelse udelukkelse kromatografi og porøse filtre samt ultralyd bistået microfiltration, som renser SWNTs fra amorf carbon og katalytiske partikler .
Undersøgelser har vist, kogning af SWNTs i salpetersyre eller flussyre sure vandige opløsninger til rensning af SWNTs og fjernelse af amorf carbon og metal partikler som en effektiv og enkel teknik.,
Til rensning af kulstof tubuli, videnskabsmand foretrækker at bruge sonication af nanorør i forskellige medier og bagefter termisk oxidation af SWNT materiale (på 470°C), samt saltsyre behandlinger . En anden måde for oxiderende utilfreds kulstofholdige partikler er brug af guld klynger (OD 20 nm) sammen med termisk oxidation af SWNTs ved 350°C .
Huang et al., introducer en ny måde til adskillelse af halvledende og metalliske s .nt ‘ er ved hjælp af størrelsesudelukkelseskromatografi (SEC) af DNA-dispergerede carbon nanorør (DNA-s .nt), som har den højeste opløsningslængdesortering . Density-gradient ultracentrifugering er blevet anvendt til separation af S .nt baseret på diameter . Kombination af ionbytningskromatografi (IEC) og DNA-s .nt (IEC-DNA-s .nt) er også blevet anvendt til rensning af individuelle chiraliteter. I denne proces kan specifikke korte DNA-oligomerer bruges til at adskille individuelle s .nt-chiraliteter., Forskere har anvendt fluorerings – og bromeringsprocesser samt syrebehandlinger af M .nt og S .nt materiale med det formål at rense, skære og suspendere materialerne ensartet i visse organiske opløsningsmidler .
Som beskrevet ovenfor, afhængigt af nanorør syntese måde, der er mange forskellige metoder til rensning af kulstof-nanorør, og derfor findes metoder, der er enkelt-trin processer og upåvirket på egenskaber af kulstofnanorør produkter er afgørende for at producere ren nanorør og bør være målrettet i fremtiden.,
Biomedicinske anvendelser
egenskaber af kulstofnanorør er helt sikkert fantastisk; i de sidste par år, og mange undersøgelser har antydet, potentielle anvendelser af Knr og har vist utallige programmer, der kunne være lovende, når disse nyligt bestemte materialer kombineret med typiske produkter . Produktion af nanorods ved hjælp af CNTs som reagerende skabeloner .
ansøgninger om nanorør omfatter mange områder og discipliner som medicin, nanoteknologi, fremstilling, konstruktion, elektronik og så videre., Følgende ansøgning kan bemærkes: højstyrke kompositter , aktuatorer , energilagring og energi konvertering enheder , nanoprober og sensorer , hydrogen lagringsmedier , elektroniske enheder , og katalyse . De følgende afsnit beskriver dog udelukkende eksisterende anvendelser af CNTs i den biomedicinske industri. Før anvendelse af carbon nanorør i biologiske og biomedicinske miljøer er der tre barrierer, der skal overvindes: funktionalisering, farmakologi og toksicitet af CNTs., En af de væsentligste ulemper af kulstof-nanorør, er manglen på opløseligheden i vandige medier, og for at overvinde dette problem, forskere har været at ændre overfladen af Knr, dvs, fictionalization med forskellige hydrofile molekyler og kemiske stoffer, der forbedrer opløseligheden i vand og biokompatibilitet af CNT .
en Anden barriere med kulstof-nanorør er biodistribution og farmakokinetik af nanopartikler, som er påvirket af mange fysisk-kemiske egenskaber såsom form, størrelse, kemiske sammensætning, sammenlægning, opløselighed overflade, og fictionalization., Undersøgelser har vist, at vandopløselige CNTs er biokompatible med kroppens væsker og ikke har nogen toksiske bivirkninger eller dødelighed.
en anden vigtig barriere er toksicitet af CNTs. Generelt kan kombinationen af det høje overfladeareal og overfladens indre toksicitet være ansvarlig for de skadelige virkninger af nanopartikler.
toksiciteten af CNTs kan påvirkes af størrelsen af nanorør., Partiklerne under 100 nm har potentielle skadelige egenskaber, såsom mere potentiel toksicitet for lungen, undslipper fra de normale fagocytiske forsvar, modifikation af proteinstruktur, aktivering af inflammatoriske og immunologiske reaktioner og potentiel omfordeling fra deres aflejringssted.
kunstige implantater
nanomaterialer viser sandsynlighed og løfte i regenerativ medicin på grund af deres attraktive kemiske og fysiske egenskaber ., Generelt afviser implantater med postadministrationssmerter, og for at undgå denne afvisning har fastgørelse af nanorør med proteiner og aminosyrer været lovende. Carbon nanorør, både enkelt og multi -ntnt, kan anvendes som implantater i form af kunstige led og andre implantater uden vært afvisning respons. På grund af unikke egenskaber såsom høj trækstyrke kan CNTs desuden fungere som knoglesubstitutter og implantater, hvis de er fyldt med calcium og formet/arrangeret i knoglestrukturen .,
det er blevet undersøgt, at cellulær adhæsion og proliferation kan forbedres med S .cnt og m .cnt kompositter, og derfor er disse nanorør blevet integreret i naturlige og syntetiske materialer for at generere nanokompositter. Nogle nanorørapplikationer som kunstige implantater er opsummeret i tabel 4.,
Tissue engineering
formålet med tissue engineering er at erstatte beskadigede eller syge væv med biologiske suppleanter, der kan reparere og bevare normal og oprindelige funktion. Store fremskridt inden for materialevidenskab og teknik har støttet de lovende fremskridt inden for vævsregenerativ medicin og teknik., Carbon nanorør kan bruges til vævsteknik på fire områder: sensing af cellulær adfærd, cellesporing og mærkning, forbedring af vævsmatricer og forøgelse af cellulær adfærd . Cellesporing og mærkning er evnen til at spore implanterede celler og observere forbedring af vævsdannelse in vivo og ikke-invasivt. Mærkning af implanterede celler Letter ikke kun evaluering af levedygtigheden af det konstruerede væv, men hjælper også og letter forståelsen af biodistribution, migration, flytning og bevægelsesveje for transplanterede celler., På grund af tidskrævende og udfordring ved håndtering ved brug af traditionelle metoder såsom Flo .cytometri, ikke-invasive metoder er indkommende populære metoder. Det er vist carbon nanorør kan være muligt som billeddannende kontrastmidler til magnetisk resonans, optisk, og radiotracer modaliteter.
en Anden vigtig anvendelse af carbon nanorør i tissue engineering er dens potentiale for måling af biodistribution og kan også ændres med radiotracers for gamma-scintigrafi. Singh et al. bundet s .nts med . I og administreret til BALB/C mus for at evaluere biodistribution af nanorør ., Design af bedre manipuleret væv, forbedrer og letter med bedre overvågning af cellulær fysiologi, såsom enzym/cofaktor interaktioner, protein og metabolit-sekretion, cellulære adfærd, og ion transport. Nanosensorer vil muligvis blive brugt til at stille konstant overvågning af præstationen af de konstruerede væv til rådighed. Carbon nanorør præsenterer adskillige populære funktioner, der gør dem ideelle elementer til nanosensorer, herunder deres store overfladeareal og kapacitet til at immobilisere DNA eller andre proteiner og elektriske egenskaber., Carbon nanotube har unikke elektroniske strukturer, som som carbon nanotube elektrokemisk sensor sandsynlighed gør enklere undersøgelsen af redo.-aktive proteiner og aminosyrer tillader celleovervågning i manipuleret væv. I en undersøgelse blev Mtsnt ‘ er konjugeret med platinmikropartikler og var i stand til at fornemme thioler inklusive aminosyrer såsom glutathion og L-cystein hos rotter .
Matri Theen af celler spiller en vigtig rolle i vævsteknik., Mens accepteret syntetiske polymerer, for eksempel, PLGA og PLA har været ansat i tissue engineering, de mangler den nødvendige mekaniske styrke og ikke blot funktionaliserede i modstrid med kulstof-nanorør, som kan være frivilligt funktionaliserede. Carbon nanorør har således potentiale til anvendelse som væv stilladser og kan tilvejebringe den nødvendige strukturelle forstærkning, men den største ulempe ved carbon nanorør er, at de ikke er biologisk nedbrydelige., Kombination af polymer ved at opløse en ønsket del af carbon nanorør i en polymer, er der påvist signifikante forbedringer i den mekaniske styrke af kompositmaterialet. Mtsnts kombineret med chitosan illustrerede betydelig fremgang i mekaniske egenskaber sammenlignet med kun chitosan . Det s .nt-blandede kollagen forbedrer væksten af glatte muskelceller .
kræftcelleidentifikation
Nanoenheder oprettes, der har potentiale til at udvikle kræftbehandling, detektion og diagnose., Nanostrukturer kan være så små (mindre end 100 nm), at kroppen muligvis vil rydde dem for hurtigt til, at de kan være effektive til billeddannelse eller detektion, og så kan de komme ind i celler og organellerne inde i dem for at interagere med DNA og proteiner. Castillo et al., ved at anvende en peptid nanotube-folinsyre modificeret grafenelektrode, forbedre påvisning af humane livmoderhalscancerceller overudtrykkende folatreceptorer .,
Fordi en stor mængde af kræft er asymptomatiske hele deres tidlige fase og forskellige morfologiske ændringer er fraværende i de fleste af neoplastiske lidelser i den tidlige fase, hvorfor traditionelle kliniske kræft billeddiagnostiske metoder, for eksempel, X-ray (røntgen, CT -, og MR, ikke får tilstrækkelig rumlig opløsning til påvisning af sygdommen i den tidlige fase. Billeddannelsesundersøgelserne med S .cnt ‘ er har trivedes i de sidste par år. Hong et al., evaluerede den molekylære billeddannelse med S .nt ‘er og evaluerede de kombinerede Gd3 + -funktionaliserede s .cnt’ er, når de blev anvendt på MRI, og høj opløsning og god vævspenetration blev opnået.
kombination af radioisotoper mærket S .cnt ‘ er med radionuklidbaserede billeddannelsesteknikker (PET og SPECT) kan forbedre vævspenetration, følsomhed og medium opløsning.,
Der er mange karakteristiske protein biomarkører, som ofte er overexpressed i kræftceller, og de giver en åbning af porten for tidlig diagnose, prognose, vedligeholdelse tilsyn efter kurativ kirurgi, overvågning, behandling fremskreden sygdom, og at forudsige terapeutisk respons., Mange vigtige tumor markører har været flittigt anvendt og anvendes ved diagnosticering af hepatocellulært carcinom, tyk-og endetarmskræft, kræft i bugspytkirtlen, prostata kræft, epitelial ovariecancer tumor som kulhydrat antigen 19-9 (CA19-9), alpha-fetoprotein (AFP), carcinoembryonic antigen (CEA), cancer antigen 125 (CA125), humant choriongonadotropin (hCG), og prostata-specifikt antigen (PSA). Nogle af de kræftbiomarkører, der detekteres af CNT-baserede detektionssystemer, er opsummeret i tabel 5.,
Stof og gen levering af Knr
Der er mange barrierer med konventionelle administration af kemoterapeutiske midler, såsom manglende selektivitet, systemisk toksicitet, for dårlig fordeling blandt de celler, begrænset opløselighed, manglende evne til medicin til at krydse cellulære barrierer, og manglen på kliniske procedurer for at overvinde multidrug resistente (MDR) kræft ., Forskere har introduceret en lang række forskellige typer lægemiddelleveringssystemer for at overvinde disse problemer, såsom polymerer, silica nanopartikler, kvantepunkter, emulsioner, dendrimere, liposomer, molekylære konjugater og miceller . Som nævnt ovenfor har CNTs de unikke egenskaber såsom ultrahøj overfladeareal, der gør dem som lovende potentiale for levering af lægemidler, peptider og nukleinsyrer (Tabel 6)., Det specifikke lægemiddel eller gen kan integreres i vægge og spidser af CNTs og genkende kræftspecifikke receptorer på celleoverfladen, på disse måder kan CNTs krydse pattedyrcellemembranen ved endocytose eller andre mekanismer og bære terapeutiske lægemidler eller gener mere sikkert og effektivt i de celler, der tidligere er utilgængelige . For nylig har forskere udviklet et nyt og mere effektivt s .nt-baseret tumor-targeted drug delivery system (DDS), som består af tumor-targeting ligander, anticancer-lægemidler og funktionaliserede s .nt ‘ er., Hvis dette system interagerer med kræftceller, kan det inducere receptormedieret endocytose ved at genkende kræftspecifikke receptorer på overfladen af kræftceller og så effektivt og specifikt frigive kemoterapeutiske midler.