Innledning
Carbon er den kjemiske grunnstoff med atomnummer 6 og har seks elektroner som opptar 1 s2, 2 s2, og 2p2 atomic orbital. Det kan hybridiserer i sp, sp2 eller sp3 former. Funn av svært konstant nanometer størrelse sp2 karbon bundet materialer som grafén , fullerenes , og carbon nanotubes har oppfordret til å gjøre undersøkelser på dette feltet., De fleste av de fysiske egenskapene til carbon nanotubes stammer fra grafén. I grafén, karbonatomer er tett organisert i en vanlig sp2-bundne atomic-skala honeycomb (sekskantet) mønster, og dette er et mønster som er grunnleggende struktur for andre sp2 karbon bundet materialer (allotropes) som fullerenes og carbon nanotubes. Karbon nanotube er teoretisk tydelig som en sylinder fabrikkert av rullet opp grapheme ark. Det kan deles inn i en enkel, godt eller flere brønner., Nanotubes med ett godt er beskrevet som enkelt-vegg-carbon nanotubes (SWCNTs) og ble først rapportert i 1993 , mens de med mer enn ett godt er multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) og ble først oppdaget i 1991 av Iijima (Figur 1).
Skjematisk struktur og TEM bilder av SWCNT og MWCNT. (A) Skjematisk struktur av SWCNT og (B) MWCNT. Overføring elektronmikroskop (TEM) bilder av en (C) SWCNT og (D) MWCNT .,
Carbon nanotubes: struktur og egenskaper
Karbon kan bond i forskjellige måter å lage strukturer med helt forskjellige egenskaper. Sp2 hybridisering av karbon bygger et lag konstruksjon med svake ut-av-flyet liming av van der Waals form og sterk i-flyet grenser. Noen få til noen titalls konsentrisk sylinder med regelmessig periodisk mellom lagene avstand finne rundt ordinære sentrale hul og laget MWCNTs. Real-plass analyse av multiwall nanotube-bilder har vist et utvalg av avstanden mellom lagene (0.34 til 0.,39 nm) .
Avhengig av antall lag, indre diameter på MWCNTs avviker fra 0.4 nm opp til noen få nanometer og ytre diameter varierer karakteristisk fra 2 nm opp til 20 til 30 nm. Både tips av MWCNT vanligvis har stengt, og endene er toppet med kuppel-formet halv-fullerene molekyler (pentagonal feil), og aksial størrelsen varierer fra 1 µm opp til et par centimeter. Rollen som halv-fullerene molekyler (pentagonal ring feil) er å bidra til gjennomføring av rør i to ender.
På andre siden, SWCNT diameter forskjellige fra 0.,4 til 2 til 3 nm, og deres lengde er vanligvis av mikrometer serien. SWCNTs vanligvis kan komme sammen og danne bunter (tau). I en bunt struktur, SWCNTs er hexagonally organisert for å danne en krystall-lignende konstruksjon .
MWCNT og SWCNT struktur
Avhengig av innpakning til en sylinder måte, det er tre forskjellige former for SWCNTs for eksempel lenestol, chiral, og sikksakk (Figur 2B). En SWCNT strukturen er preget av et par av indekser (n, m) som beskriver chiral vektor og direkte har en effekt på elektriske egenskaper i nanotubes., Antall enhet vektorer i honeycomb crystal gitter av grafén langs to retningene er bestemt av de naturlige tall n og m. Som en felles mening, når m = 0, nanotubes er oppkalt sikksakk nanotubes, når n = m, nanotubes er oppkalt lenestol nanotubes, og andre statlige kalles chiral.
Ulike former for SWNTs. (A) chiral vektor C bestemmer også rør diameter. (B) Modeller av tre atomically perfekt SWCNT strukturer .,
chiral vektoren C = na1 + ma2 (a1 og a2 er base celle vektorer av grafitt) bestemmer også rør med diameter d, og dette vektor finner ut retning for å rulle en grafén-ark (Figur 2A). Derfor, diameteren av en karbon rør kan beregnes ved
hvor a=1.42× 3 Å korresponderer til gitter konstant i grafitt ark.,
Når n − m er et multiplum av 3, så nanotube er beskrevet som «metallic» eller svært gjennomføre nanotubes, og hvis ikke, da nanotube er en semimetallic eller semiconductor.
Til alle tider, lenestol form er av metall, mens andre former kan gjøre nanotube en halvleder.
Mange parametere og vektorer kan ha en effekt på nanotube strukturer slik som følgende :
Multiwalled carbon nanotubes kan være dannet i to strukturelle modeller: russisk Dukke modell og Pergament-modellen., Når en karbon nanotube inneholder en annen nanotube inni den og den ytre nanotube har en større diameter enn tynnere nanotube, det kalles russisk Dukke modell. På andre siden, når en enkelt grafén ark er pakket rundt seg mangfoldige ganger, det samme som en rullet opp rull med papir, det kalles Pergament-modellen. MWCNTs og SWCNTs har lignende egenskaper., På grunn av flerlags arten av MWCNTs, de ytre veggene kan ikke bare skjerme indre carbon nanotubes fra kjemiske interaksjoner med andre stoffer, men også til stede høy strekkfasthet egenskaper, som ikke eksisterer i SWCNTs (eller eksisterer delvis) (Tabell 1).
Siden carbon nanotubes har sp2 båndene mellom den enkelte karbon-atomer, de har en høyere strekkfasthet enn stål og Kevlar., Denne bindingen er enda sterkere enn sp3 bond funnet i diamond. Teoretisk, SWCNTs kan virkelig ha en strekkfasthet hundrevis av ganger sterkere enn stål.
en Annen fantastisk egenskap av carbon nanotubes er også elastisitet., Under høy kraft og trykk som sitter, og når de utsettes for store aksial trykkrefter, det kan bøye, vri, kink, og til slutt spenne uten å skade nanotube, og nanotube vil gå tilbake til sin opprinnelige struktur, men en elastisitet av nanotubes har en grense, og under svært fysisk sterke krefter presser, er det mulig å midlertidig endre form til form av en nanotube. Noen av feilene i strukturen i nanotube kan svekke en nanotube styrke, for eksempel, mangler i atomic ledige stillinger eller for en omorganisering av båndene.,
Elastisitet i både single og multiwalled nanotubes er bestemt av elastisk modulus eller elastisitetsmodul . Elastisitet elastisitet av multiwall nanotubes (MWNTs) er analysert med overføring elektron mikroskop (TEM). Forskere ved hjelp av TEM måle og undersøke den termiske vibrasjoner i begge endene av rørene. Som et resultat av styrken av atomic obligasjoner i carbon nanotubes, de ikke bare kan tåle høye temperaturer, men har også vist seg å være svært gode termiske ledere. De tåler opp til 750°C ved normal og 2,800°C i vakuum atmosfærisk trykk., Temperaturen i rørene og det ytre miljøet kan påvirke den termiske ledningsevne av carbon nanotubes . Noen av de viktigste fysiske egenskapene til carbon nanotubes er oppsummert i Tabell 2.
Syntese
Det er flere teknikker som har blitt utviklet for å fabrikkere CNT strukturer som i hovedsak innebære gass fase prosesser., Vanligvis, tre prosedyrer som brukes for å produsere CNTs: (1) kjemisk damp deponering (CVD) teknikk , (2) laser ablasjon teknikk , og (3) karbon arc-utslipp teknikk (Tabell 3)., Høy temperatur forberedelse teknikker som for eksempel laser ablasjon eller arc utslipp ble først brukt til å syntetisere CNTs, men i dag, disse teknikkene har blitt erstattet av lav temperatur og kjemisk damp deponering (CVD) metoder (<800°C), siden nanotube lengde, diameter, justering, renhet, tetthet og retning av CNTs kan være nøyaktig kontrollert i lav temperatur og kjemisk damp deponering (CVD) metoder .,
lysbue utslipp
Arc-utslipp teknikken bruker høyere temperaturer (over 1,700°C) for CNT syntese som vanligvis fører til utvidelse av CNTs med færre strukturelle defekter i sammenligning med andre metoder., De mest anvendte metoder for bruk arc utslipp mellom høy renhet grafitt (6 til 10-mm optisk tetthet (OD)) elektroder vanligvis vannkjølte elektroder med diameter mellom 6 og 12 mm og skilt med 1 til 2 mm i et kammer fylt med helium (500 torr) på subatmospheric press (helium kan erstattes med hydrogen eller metan atmosfære) . Kammeret inneholder grafitt katode og anode samt fordampet karbon molekyler og noen mengde av metall katalysator partikler (som kobolt, nikkel, og/eller jern)., Direkte strøm sendes gjennom camber (overslag prosess), og kammer er trykksatt og oppvarmet til ca 4000 K. I løpet av denne prosedyren, og overslag, om lag halvparten av fordampet karbon stivner på katoden (negative elektroden) tips, og et depositum former med en hastighet på 1 mm/min som er kalt ‘sylindrisk vanskelig innskudd eller sigar-lignende struktur’, mens anoden (den positive elektroden) er fortært. De resterende karbon (en hard grå shell) som er satt på periferi og kondenserer til ‘chamber sot’ nærheten veggene i kammeret og «cathode sot» på katoden., Den indre kjernen, katoden sot og kammer sot, som er mørk og myk, gi enten enkelt-vegger eller multiwalled carbon nanotubes og nestede polyhedral grafén partikler. Ved hjelp av skanning elektron mikroskopi (SEM), to forskjellige teksturer og morphologies kan observeres i å studere katoden innskudd; den mørke og myke indre kjerne innskudd består av bunt-lignende strukturer, som inneholder tilfeldig ordnet nanotubes og det grå ytre skall, som er sammensatt av buet og solid grapheme lag.,
I arc-utslipp avsetning og syntese av CNTs, det er i hovedsak to forskjellige måter: syntese med bruk av ulike katalysator forløpere og uten bruk av katalysator forløpere. Generelt, syntese av MWNTs kunne gjøres uten bruk av katalysator forløpere, men syntese av enkelt-vegg nanotubes (SWNTs) benytter ulike katalysator forløpere og, for ekspansjon i arc-utslipp, benytter en kompleks anode, som er laget som en sammensetning av grafitt og et metall, for eksempel, Gd , Co, Ni, Fe, Ag, Pt, Pd, etc., eller blandinger av Co, Ni, og Fe med andre elementer, for eksempel Co-Pt, Co-Ru , Ni-Y, Fe-Ni, Co-Ni, Co-Cu, Ni-Cu, Fe-Nei, Ni-Ti, Ni-Y, osv. Studier har vist Ni-Y-grafitt blandinger som kan gi høy avkastning (<90%) av SWNTs (gjennomsnittlig diameter på 1,4 nm) , og i dag, denne blandingen er brukt over hele verden for etablering av SWNTs i høy kapasitet. Den største fordelen med arc-utslipp teknikken er evnen og potensialet for produksjon av et stort antall av nanotubes. På den annen side, er den viktigste ulempen med denne metoden er relativt lite kontroll over justering (dvs.,, chirality) skapte nanotubes, noe som er viktig for deres karakterisering og rolle. I tillegg, på grunn av den metalliske katalysator behov for reaksjon, rensing av innhentet produkter er viktig.
Laser ablasjon metode
Ved hjelp av high-power laser dampfunksjon (YAG-type), en kvarts-rør som inneholder en blokk av ren grafitt er oppvarmet inne i en ovn, 1200 ± C, i en Ar atmosfære . Målet med å bruke laser er vaporizing grafitt i kvarts., Som beskrevet om de syntese av SWNT ved hjelp av arc-utslipp metode for generering av SWNTs, ved hjelp av laser-teknikk legge av metall partikler som katalysatorer for å grafitt mål er nødvendig. Studier har vist at diameteren på nanotubes avhenger av laser makt. Når laser puls makt er økt diameter på rørene ble tynnere . Andre studier har indikert lynrask (subpicosecond) laser pulser er potensielle og i stand til å skape store mengder SWNTs . Forfatterne åpenbart at det er nå lovet å opprette opp til 1.,5 g/h i nanotube materiale ved hjelp av laser teknikk.
Mange parametere som kan påvirke egenskapene til CNTs syntetiseres av laser ablasjon metode for eksempel strukturelle og kjemiske sammensetningen av målet materialet, laser egenskaper (peak strøm, cw versus puls, energi fluence, pendling bølgelengde, og repetition rate), flyten og trykket av buffer gass, kammeret press og kjemiske sammensetning, avstanden mellom mål og underlag, og omgivelsestemperatur. Denne metoden har et potensial for produksjon av SWNTs med høy renhet og høy kvalitet., De prinsipper og mekanismer for laser ablasjon metoden er lik arc-utslipp teknikk, men i denne metoden, er det behov for energi er gitt ved hjelp av en laser som treffer en ren grafitt pellets holding katalysator materialer (ofte kobolt eller nikkel).
De viktigste fordelene med denne teknikken består av en relativt høy avkastning og relativt lave metallic urenheter, siden den metalliske atomer som er involvert har en tendens til å fordampe fra enden av røret når den er lukket., På andre siden, den største ulempen er at den oppnådde nanotubes fra denne teknikken er ikke nødvendigvis likt rett, men i stedet gjøre inneholde noen forgreninger.
Dessverre, laser ablasjon metoden er ikke økonomisk fordelaktig fordi prosedyren omfatter høy renhet grafitt stenger, laser krefter som kreves er stor (i noen tilfeller to laserstråler er nødvendig), og mengden av nanotubes som kan bli syntetisert per dag er ikke så høy som arc-utslipp teknikk.,
Kjemisk damp deponering
En av standard metoder for produksjon av carbon nanotubes er kjemisk damp deponering eller CVD. Det finnes mange forskjellige typer av CVD for eksempel katalytisk kjemisk damp deponering (CCVD)—enten termisk-eller plasma-forbedret (PE) oksygen assistert CVD , vann assistert CVD , mikrobølgeovn plasma (MPECVD) , radiofrekvent CVD (RF-CVD) , eller hot-filament (HFCVD) . Men katalytisk kjemisk damp deponering (CCVD) er i dag standard teknikk for syntese av carbon nanotubes.,
Denne teknikken gjør det mulig CNTs å utvide på ulike materialer og innebærer den kjemiske nedbrytningen av en hydrokarbon på et substrat. Den viktigste prosessen med økende carbon nanotubes i denne metoden samme som arc-utslipp metoden også er spennende karbon atomer som er i kontakt med metalliske katalysator partikler.
For alle praktiske formål, rør er boret inn silicon og også det med strykejern nanopartikler på bunnen. Etter det, kan en hydrokarbon som acetylen er oppvarmet og dekomponert på underlaget., Siden karbon er i stand til å komme i kontakt med metall partikler som er implantert i hullene, den starter å opprette nanotubes som er en » mal » fra form av tunnelen. Med hjelp av disse egenskapene, carbon nanotubes kan vokse seg veldig godt innrettet og veldig lenge, i vinkel av tunnelen. I CVD behandling, et lag av metall katalysator partikler utarbeide og behandle en underlaget på ca 700°C. oftest, metall katalysator partikler er nikkel, kobolt , jern, eller en kombinasjon ., Målet med å bruke metall nanopartikler i kombinasjon med en katalysator støtte som MgO eller Al2O3 er å utvikle overflate for høyere biprodukt av katalytisk reaksjon av rent karbon med metallspon. I det første trinnet i nanotube ekspansjon, to typer gasser drevet reaktor (den mest brukte reaktoren er fluidized bed reactor ): en karbon-inneholder gass (for eksempel etylen, acetylen, metan, eller etanol) og en prosess gass (f.eks. nitrogen, hydrogen, eller ammoniakk)., På overflaten av katalysator partikkel, karbon-som inneholder gass er brutt fra hverandre og så karbon ble synlig på kantene av nanopartikkel der nanotubes kan produsere. Denne mekanismen er fortsatt under diskusjon . Studier har vist konvensjonelt aksepterte modeller er base vekst og tips vekst . Avhengig av vedheft og tilknytning mellom underlaget og katalysator partikkel, katalysator partikler kan være i nanotube base eller nanotube under vekst og ekspansjon .,
Som sammenlignet med laser ablasjon, CCVD er en økonomisk praktisk metode for stor-skala og ganske ren CNT produksjon og så viktig fordel av CVD er høy renhet innhentet materiale og enkel kontroll av reaksjonen kurs .
Nanotube rensing
Avhengig av teknikken av karbon nanotube syntese, det er mange forskjellige metoder og prosedyre for rensing., Alle rensing prosedyrer har følgende hovedtrinn: sletting av store grafitt partikler og grupper celler med filtrering, oppløsning i egnede løsemidler for å eliminere katalysator partikler (konsentrerte syrer som løsemiddel) og fullerenes (bruk av løsemidler), og microfiltrations og kromatografi til størrelse separasjon og fjerne den amorfe karbon klynger . Rensing av MWNTs produsert av arc-utslipp teknikker kan gjøres ved hjelp av oksidasjon teknikker som kan ta fra hverandre MWNTs fra polyhedral grafitt-lignende partikler .,
De viktigste ulempene med denne metoden er lav renhet, høy ødelegge pris av utgangsmaterialer (95%), samt høy reaktivitet av de gjenværende nanotubes på slutten av prosessen på grunn av eksistensen av dingler obligasjoner (en misfornøyd valence) og for eliminering av slike dingler obligasjoner som er nødvendig for å bruke høy-temperatur avspenning (2,800 ± C).
Den ikke-destruktive metoder for å skille CNTs par godt spredt kolloidalt suspensjoner av rør/partikler med materialer som hindrer aggregering som tensider, polymerer, eller andre kolloidalt partikler ., Den andre metoden som mål for størrelse utelukkelse nanotubes bruker størrelse utelukkelse kromatografi og porøs filtre samt ultrasonically assistert microfiltration som renser SWNTs fra amorfe karbon og katalytisk partikler .
Studier har vist koking av SWNTs i salpetersyre eller fluorsyre vandige løsninger for rensing av SWNTs og fjerne amorfe karbon og metall partikler som en effektiv og enkel teknikk.,
For rensing av karbon tubuli, forsker foretrekker å bruke sonikering av nanotube i ulike medier og etterpå termisk oksidasjon av SWNT materiale (på 470°C), så vel som saltsyre behandlinger . En annen måte for oksiderende misfornøyd carbonaceous partikler er bruk av gull klynger (OD 20 nm) sammen med termisk oksidasjon av SWNTs ved 350°C .
Huang et al., innføre en ny metode for separasjon av halvledende og metallic SWNTs ved hjelp av størrelse utelukkelse kromatografi (SEK) av DNA-spredt carbon nanotubes (DNA-SWNT), som har den høyeste oppløsningen lengde sortering . Tettheten-gradient ultracentrifugation har blitt brukt for separasjon av SWNT basert på diameter . Kombinasjon av ion-exchange-kromatografi (IEC) og DNA-SWNT (IEC-DNA-SWNT) har også blitt brukt for rensing av individuelle chiralities. I denne prosessen, bestemte korte DNA oligomers kan brukes til å skille de enkelte SWNT chiralities., Forskere har brukt fluorination og bromination prosesser samt syre behandlinger av MWNT og SWNT materiale med sikte på å rense, skjæring, og utsette materialer jevnt i visse organiske løsemidler .
Som nevnt ovenfor, avhengig av nanotube syntese måte, det er mange forskjellige metoder for rensing av carbon nanotubes, og derfor er eksistensen av metoder som er single-trinn prosesser og upåvirket på egenskaper av karbon nanotube produkter er avgjørende for å produsere ren nanotubes, og skal være målrettet i fremtiden.,
Biomedisinske applikasjoner
egenskaper for nanotubes er absolutt fantastisk; i de siste årene, og mange studier har antydet potensielle anvendelser av CNTs og har vist utallige programmer som kan være lovende når disse nylig bestemt materiale er kombinert med typiske produkter . Produksjon av nanorods ved hjelp av CNTs som reagerer maler .
Programmer for nanotubes omfatte mange felt og disipliner som medisin, nanoteknologi, industri, bygg, elektronikk, og så videre., Følgende program kan bemerkes: høy-styrke composites , aktuatorer , energi-lagring og energi konvertering enheter , nanoprobes og sensorer , hydrogen storage media , elektronisk utstyr , og katalyse . Men de følgende avsnittene detalj eksisterende programmer av CNTs i biomedisinsk industri utelukkende. Før bruk av karbon i nanotube biologiske og biomedisinske miljøer, det er tre barrierer som må overvinnes: functionalization, farmakologi, og toksisitet av CNTs., En av de viktigste ulempene av carbon nanotubes, er mangelen på løselighet i vandige media, og for å overvinne dette problemet, forskere har vært å endre overflaten av CNTs, dvs., fiksjonalisering med forskjellige hydrofile molekyler og kjemi som forbedrer vann løselighet og biokompatibilitet av CNT .
en Annen barriere med karbon nanotube er biodistribution og farmakokinetikk nanopartikler som er påvirket av mange physicochemical egenskaper som form, størrelse, kjemiske komposisjon, aggregering, løselighet overflaten, og fiksjonalisering., Studier har vist at vann-løselige CNTs er biokompatible med kroppsvæsker og ikke noen giftige bivirkninger eller dødelighet.
en Annen viktig barriere er giftigheten av CNTs. Generelt, kombinasjonen av høy overflate-området og den iboende toksisitet av overflaten kan være ansvarlig for skadelige effekter av nanopartikler.
toksisitet av CNTs kan være påvirket av størrelsen på nanotubes., Partiklene under 100 nm har potensielt skadelige egenskaper som mer potensiell toksisitet til lunge, flykte fra det normale phagocytic forsvar, endring av protein-strukturen, aktivering av inflammatorisk og immunologiske reaksjoner og potensielle omfordeling fra deres side av nedfall.
Kunstige implantater
Nanomaterialer viser sannsynligheten for og løfte i regenerativ medisin på grunn av sine attraktive kjemiske og fysiske egenskaper ., Generelt, avviser implantater med postadministration smerte, og for å unngå dette avslaget, vedlegg av nanotubes med proteiner og aminosyrer har vært lovende. Karbon nanotube, både single-og multi-WNT, kan bli ansatt som implantater i form av kunstige ledd og andre implantater uten vert avvisning respons. Videre, på grunn av unike egenskaper, som for eksempel høy strekkfasthet, CNTs kan fungere som bein erstatter og implantater hvis fylt med kalsium og formet/arrangert i benstrukturen .,
Det har blitt undersøkt mobil vedheft og spredning kan forbedre med SWCNT og MWCNT composites, og derfor er disse nanotubes har blitt integrert inn i naturlige og syntetiske materialer for å generere nanocomposites. Noen nanotube programmer som kunstige implantater er oppsummert i Tabell 4.,
Tissue engineering
målet av tissue engineering er å erstatte skadet eller sykt vev med biologiske varamedlemmer som kan reparere og bevare normal og opprinnelige funksjon. For store framskritt på områder som er av vesentlig science og engineering har støttet i det lovende fremdrift av vev regenerativ medisin og ingeniørfag., Carbon nanotubes kan brukes for tissue engineering i fire områder: sensing mobil atferd, celle sporing og merking, styrke vev matriser, og øke cellenes oppførsel . Celle-sporing og merking er muligheten til å spore implantert celler, og for å observere forbedring av vev-formasjonen i vivo og noninvasively. Merking av implantert celler som ikke bare muliggjør en vurdering av levedyktighet konstruert vev, men også hjelper og letter forståelsen av biodistribution, flytting, relocation, og bevegelse stier transplanterte celler., På grunn av tidkrevende og utfordring av håndtering ved hjelp av tradisjonelle metoder som flowcytometri, ikke-invasiv metoder er innkommende populære metoder. Det er vist carbon nanotubes kan være gjennomførbart som imaging kontrastmidler for magnetisk resonans, optisk, og radiotracer modaliteter.
en Annen viktig anvendelse av carbon nanotubes i tissue engineering er dens potensial for måling av biodistribution og kan også endres med radiotracers for gamma scintigraphy. Singh et al. bundet SWNTs med . I og administrert for å BALB/c mus for å vurdere biodistribution av nanotubes ., Utformingen av bedre konstruert vev forbedrer og forenkler med bedre skjerm av cellular physiology som enzym/kofaktor vekselsvirkningene, protein-og metabolitt sekret, mobil atferd, og ion transport. Nanosensors muligens vil bli benyttet til å gjøre tilgjengelig konstant overvåking av ytelsen til den konstruerte vev. Carbon nanotubes presentere en rekke populære funksjoner som gjør dem ideelle elementer for nanosensors inkludert deres store areal og kapasitet til å immobilisere DNA eller andre proteiner, og elektriske egenskaper., Karbon nanotube har unike elektroniske strukturer som karbon nanotube elektrokjemisk sensor sannsynlighet gjør det enklere etterforskningen av redox-aktive proteiner og aminosyrer slik at cellen overvåking i konstruert vev. I en studie, MWNTs var conjugated med platina mikropartikler og var i stand til å sanse thiols aminosyrer som glutation og L-cystein i rotte .
matrise av celler spiller en viktig rolle i tissue engineering., Mens akseptert syntetiske polymerer, for eksempel, PLGA og PLA har vært ansatt for tissue engineering, de mangler den nødvendige mekaniske styrke og kan ikke bare være functionalized i strid med carbon nanotubes som kan være frivillig functionalized. Dermed carbon nanotubes har potensial for bruk som vev stillaser og kan gi nødvendig strukturell forsterkning, men den største ulempen av carbon nanotubes er at de ikke er biologisk nedbrytbare., Kombinasjon av polymer ved å oppløse en ønsket del av carbon nanotubes inn i en polymer, betydelige forbedringer i den mekaniske styrken av kompositt har blitt oppdaget. MWNTs kombinert med chitosan vist betydelig framgang i mekaniske egenskaper, sammenlignet med bare chitosan . Den SWNT blandet kollagen forbedrer glatt muskel celle vekst .
kreftcelle identifikasjon
Nanodevices blir opprettet som har et potensial for å utvikle kreft, oppdagelse, og diagnose., Nanostrukturer kan være så små (mindre enn 100 nm) at kroppen muligens vil fjerne dem for fort for dem å være effektiv i bildebehandling eller gjenkjenning og så kan angi celler og organeller inne i dem til å samhandle med DNA og proteiner. Castillo et al. ved hjelp av en peptid nanotube-folsyre endret grafén elektrode, forbedre deteksjon av menneskelig cervical kreft celler overexpressing folat reseptorer .,
Siden en stor mengde av kreft er asymptomatiske gjennom tidlig og tydelig morphologic modifikasjoner er fraværende i de fleste av neoplastiske sykdommer i tidlig stadium, og følgelig tradisjonelle kliniske kreft imaging metoder, for eksempel røntgen, CT og MR, ikke tilegne seg tilstrekkelig romlig oppløsning for påvisning av sykdom i tidlig stadium. Den imaging studier med SWCNTs har blomstret de siste årene. Hong et al., vurdert molecular imaging med SWNTs og evaluerte kombinert Gd3 + -functionalized SWCNTs når den brukes til MR, og med høy oppløsning og god vev penetrasjon ble oppnådd.
Kombinasjon av radioisotopes merket SWCNTs med radionuklide basert imaging teknikker (PET og SPECT) kan forbedre vev penetrasjon, følsomhet, og middels oppløsning.,
Det er mange karakteristiske protein biomarkører som ofte er overexpressed i kreftceller, og de gir en åpning gate for tidlig diagnose, prognose, opprettholde overvåking etter kurativ kirurgi, overvåking terapi i avansert sykdom, og å forutsi terapeutisk respons., Mange viktige tumor markører har vært mye brukt og brukes i diagnostisering av hepatocellulært karsinom, tykktarmskreft, kreft i bukspyttkjertelen, prostata kreft, epithelial eggstokk svulst slik som karbohydrater antigen 19-9 (CA19-9), alfa-fetoprotein (AFP), carcinoembryonic antigen (CEA), carcinoma antigen 125 (CA125), humant choriongonadotropin (hCG), og prostata-spesifikt antigen (PSA). Noen av kreft biomarkører som er oppdaget av CNT-baserte systemer for påvisning er oppsummert i Tabell 5.,
Stoffet, og genet levering av CNTs
Det er mange barrierer med konvensjonelle administrasjon av kjemoterapeutiske midler, for eksempel mangel på selektivitet, systemisk toksisitet, dårlig fordeling blant celler, begrenset oppløselighet, manglende evne til narkotika for å krysse mobile barrierer, og mangel på kliniske prosedyrer for å overvinne multidrug resistente (MDR) kreft ., Forskere har innført et bredt spekter av ulike typer narkotika levering systemer for å overvinne disse problemene, for eksempel polymerer, silica knutsen, quantum dots, emulsjoner, dendrimers, liposomes, molekylær konjugater, og micelles . Som nevnt ovenfor, CNTs har unike egenskaper som ekstremt overflate som gjør dem så lovende potensial for levering av legemidler, peptider, og nukleinsyrer (Tabell 6)., Den spesifikke stoffet eller genet kan være integrert i vegger og tips av CNTs og gjenkjenne kreft-spesifikke reseptorer på celleoverflaten, av disse betyr CNTs kan krysse hos pattedyr cellemembranen ved endocytosis eller andre mekanismer og bære terapeutiske legemidler eller gener som er mer trygt og effektivt i de celler som er tidligere utilgjengelige . Mer nylig, har forskere utviklet en ny og mer effektiv SWNT-basert tumor-målrettet drug delivery system (DDS), som består av tumor-målretting ligander, kreft medisiner, og functionalized SWNTs., Hvis dette systemet samhandler med kreft celler, så det kan indusere reseptor-mediert endocytosis ved å anerkjenne kreft-spesifikke reseptorer på overflaten av kreftceller, og så effektivt og spesifikt utslipp kjemoterapeutika.