Introdução
o Carbono é o elemento químico de número atômico 6 e tem seis elétrons que ocupam 1 s2 2 s2, e 2p2 atomic orbital. Pode hibridizar em formas sp, sp2 ou sp3. Descobertas de materiais muito constantes de nanômetros de tamanho sp2 ligados a carbono, como grafeno , fulerenos e nanotubos de carbono têm encorajado a fazer investigações neste campo., A maioria das propriedades físicas dos nanotubos de carbono derivam do grafeno. Em grafeno, os átomos de carbono são densamente organizados em um padrão regular de ligação sp2-atomic-scale honeycomb (hexagonal), e este padrão é uma estrutura básica para outros materiais de ligação de carbono sp2 (alótropos), tais como fulerenos e nanotubos de carbono. Nanotubo de carbono é teoricamente distinto como um cilindro fabricado de folha de grapheme enrolada. Pode dividir-se num único poço ou em vários poços., Nanotubos com poço único são descritos como nanotubos de carbono de parede única (SWCNTs) e foram relatados pela primeira vez em 1993 , enquanto os com mais de um poço são nanotubos de carbono multi-paredes (MWCNTs) e foram descobertos pela primeira vez em 1991 por Iijima (Figura 1).
Esquemática da estrutura e TEM imagens de SWCNT e MWCNT. A) estrutura esquemática do SWCNT e B) MWCNT. As imagens do microscópio electrónico de transmissão (met) de A (C) SWCNT e D) MWCNT .,
nanotubos de carbono: estrutura e propriedades
O carbono pode ligar-se de diferentes formas para construir estruturas com propriedades completamente diferentes. A hibridização sp2 do carbono constrói uma construção em camadas com fraca ligação fora do plano da forma van der Waals e fortes Limites no plano. Algumas a algumas dezenas de cilindros concêntricos com o espaçamento periódico regular entre camadas em torno de central hollow comum e fez MWCNTs. A análise do espaço real das imagens multi -wall do nanotubo mostrou uma gama de espaçamento entre camadas (0.34 a 0.,39 nm).
dependendo do número de camadas, o diâmetro interno de MWCNTs diverge de 0,4 nm até alguns nanômetros e o diâmetro exterior varia caracteristicamente de 2 nm até 20 a 30 nm. Ambas as pontas de MWCNT geralmente têm fechado e as extremidades são cobertas por moléculas de meio fulereno em forma de cúpula (defeitos pentagonais), e tamanho axial difere de 1 µm até alguns centímetros. O papel das moléculas semi-fulereno (defeito do anel pentagonal) é ajudar a fechar o tubo nas duas extremidades.por outro lado, os diâmetros SWCNT diferem de 0.,4 a 2 a 3 nm, e seu comprimento é tipicamente da Gama de micrômetros. SWCNTs geralmente podem se reunir e formar feixes (cordas). Em uma estrutura de feixe, SWCNTs são hexagonalmente organizados para formar uma construção semelhante a cristal .
MWCNT e estrutura de SWCNT
dependendo da embalagem de forma cilíndrica, existem três formas diferentes de SWCNTs, tais como poltrona, quiral e ziguezague (figura 2B). A estrutura de um SWCNT é caracterizada por um par de índices (n, m) que descrevem o vetor quiral e têm diretamente um efeito sobre as propriedades elétricas dos nanotubos., O número de unidades de vetores no favo de mel cristalina de grafeno ao longo de duas direções é determinado pelo inteiros n e m. Como uma opinião comum, quando m = 0, os nanotubos são nomeados em ziguezague nanotubos; quando n = m, os nanotubos são nomeados poltrona nanotubos, e de outros estados são chamados quirais.
as Diferentes formas de SWNTs. A) o vector quiral C determina igualmente o diâmetro do tubo. B) modelos de três estruturas SWCNT atomicamente perfeitas .,
O vetor quiral C = an1 + ma2 (a1 e a2 são a base da célula de vetores de grafite) também determina o diâmetro do tubo d, e este vector descobre a direcção de laminagem uma folha de grafeno (Figura 2A). Portanto, o diâmetro de um tubo de carbono pode ser calculado por
em que a=1,42× 3 Å corresponde à constante da rede na folha de grafite.,
Quando n − m é um múltiplo de 3, então o nanotubo é descrito como ‘metálico’ ou nanotubos altamente condutores, e se não, então o nanotubo é um semimetálico ou semicondutor.
em todos os momentos, a forma de poltrona é metálica, enquanto outras formas podem fazer do nanotubo um semicondutor.
muitos parâmetros e vetores podem ter um efeito sobre estruturas de nanotubos como o seguinte:
nanotubos de carbono multi-paredes podem ser formados em dois modelos estruturais: modelo de boneca russa e modelo de pergaminho., Quando um nanotubo de carbono contém outro nanotubo dentro dele e o nanotubo exterior tem um diâmetro maior do que o nanotubo mais fino, ele é chamado de modelo de boneca russa. Por outro lado, quando uma única folha de grafeno é enrolada em torno de si mesmo várias vezes, o mesmo que um rolo enrolado de papel, é chamado de modelo de pergaminho. MWCNTs e SWCNTs têm propriedades semelhantes., Devido à natureza multicamadas dos MWCNTs, as paredes exteriores não só podem proteger os nanotubos de carbono interno de interações químicas com substâncias externas, mas também apresentam propriedades de alta resistência à tração, que não existem em SWCNTs (ou existem parcialmente) (Tabela 1).
Desde que os nanotubos de carbono têm o sp2 laços entre o indivíduo átomos de carbono, que tem maior resistência à tração de aço e Kevlar., Esta ligação é ainda mais forte do que a ligação sp3 encontrada em diamante. Teoricamente, os SWCNTs podem ter uma resistência à tracção centenas de vezes mais forte que o aço.outra propriedade incrível dos nanotubos de carbono é também a elasticidade., Sob muita força e pressione sentado e, quando expostas a grandes forças de compressão axial, pode dobrar, torcer, dobrar-se, e, finalmente, a fivela, sem danificar o nanotubo, e o nanotubo retornará à sua estrutura original, mas uma elasticidade de nanotubos tem um limite, e em muito fisicamente forças poderosas prensas, é possível temporariamente deformar a forma de um nanotubo. Alguns dos defeitos na estrutura do nanotubo podem enfraquecer a força de um nanotubo, por exemplo, defeitos em vagas atômicas ou um rearranjo das ligações de carbono.,a elasticidade em nanotubos simples e de paredes múltiplas é determinada por módulo elástico ou módulo de elasticidade . O módulo de elasticidade dos nanotubos de multi-paredes (MWNTs) é analisado com microscópios eletrônicos de transmissão (met). Os cientistas usam a medição Met e examinam as vibrações térmicas em ambas as extremidades dos tubos. Como resultado da força das ligações atômicas em nanotubos de carbono, eles não só podem suportar altas temperaturas, mas também têm sido mostrados como muito bons condutores térmicos. Eles podem suportar até 750 ° C em condições normais e 2.800°C em pressões atmosféricas de vácuo., A temperatura dos tubos e do ambiente exterior pode afetar a condutividade térmica dos nanotubos de carbono . Algumas das principais propriedades físicas dos nanotubos de carbono estão resumidas na Tabela 2.
Síntese
Existem diversas técnicas que foram desenvolvidas para a fabricação de CNT estruturas que envolvem principalmente o gás de processos de fase., Normalmente, estão a ser utilizados três procedimentos para a produção de CNTs: (1) a técnica de deposição química de vapor (CVD), (2) a técnica de ablação laser e (3) a técnica de descarga de Arco De Carbono (Quadro 3)., Técnicas de preparação a alta temperatura, por exemplo, ablação por laser ou descarga por arco foram usadas pela primeira vez para sintetizar o CNTs, mas atualmente, essas técnicas foram substituídas por métodos de deposição química de vapor a baixa temperatura (CVD) (<800°C), uma vez que o comprimento, diâmetro, alinhamento, pureza, densidade e orientação do CNTs podem ser controlados com precisão nos métodos de deposição química de vapor a baixa temperatura (CVD).,
arco Elétrico descarga
o Arco de descarga técnica utiliza altas temperaturas (acima de 1.700°C) para a CNT síntese, que normalmente faz com que a expansão da CNTs, com menos defeitos estruturais em comparação com outros métodos., Os métodos mais utilizados utilizam a descarga de arco entre eléctrodos de grafite de alta pureza [densidade óptica de 6 a 10 mm (OD)] geralmente arrefecidos a água com diâmetros entre 6 e 12 mm e separados por 1 a 2 mm numa câmara cheia de hélio (500 torr) à pressão subatmosférica (o hélio pode ser substituído por hidrogénio ou atmosfera de metano). A câmara contém um cátodo de grafite e ânodo, bem como moléculas de carbono evaporadas e alguma quantidade de partículas catalisadoras de metal (como cobalto, níquel e/ou ferro)., A corrente direta é passada através do camber (processo de arco), e a câmara é pressurizada e aquecida a aproximadamente 4.000 K. No decurso deste procedimento e arco, cerca de metade do carbono evaporado solidifica-se na ponta do cátodo (eletrodo negativo), e um depósito forma-se a uma taxa de 1 mm/min que é chamado de “depósito rígido cilíndrico ou estrutura de charuto”, enquanto o ânodo (eletrodo positivo) é consumido. O restante carbono (uma concha cinza dura) depositado na periferia e condensa-se em “fuligem de câmara” nas proximidades das paredes da câmara e “fuligem catódica” no cátodo., O núcleo interno, a fuligem catódica e a fuligem de câmara, que são escuras e moles, produzem nanotubos de carbono de paredes simples ou de paredes múltiplas e partículas de grafeno poliedral aninhadas. Usando microscopia eletrônica de varredura (SEM), duas texturas e morfologias diferentes podem ser observadas no estudo do depósito catódico; os depósitos internos escuros e macios do núcleo consistem em estruturas tipo feixe, que contêm nanotubos dispostos aleatoriamente e a concha externa cinza, que é composta de camadas curvas e sólidas de grapheme.,
na deposição e síntese de descarga de Arco do Cnst, existem duas formas principais diferentes: síntese com utilização de precursores catalisadores diferentes e sem utilização de precursores catalisadores. Geralmente, a síntese de MWNTs poderia ser feito sem o uso de catalisador precursores, mas a síntese de nanotubos de parede (SWNTs) utiliza diferentes catalisador precursores e, para a expansão de descarga de arco, utiliza um complexo ânodo, que é feita como uma composição de grafite e de um metal, por exemplo, Gd , Co, Ni, Fe, Ag, Pt, Pd, etc.,, ou misturas de Co, Ni e Fe com outros elementos como Co-Pt, Co-Ru , Ni-Y, Fe-Ni, Co-Ni, Co-Cu, Ni-Cu, Fe-no, Ni-Ti, Ni-Y, etc. Estudos têm mostrado que misturas Ni-y-grafite podem produzir altos rendimentos (<90%) de SWNTs (diâmetro médio de 1,4 nm) , e hoje em dia, esta mistura é usada em todo o mundo para a criação de SWNTs em alto rendimento. A principal vantagem da técnica de descarga de arco é a capacidade e o potencial de produção de uma grande quantidade de nanotubos. Por outro lado, a principal desvantagem deste método é relativamente pouco controle sobre o alinhamento (i.e.,, quiralidade) dos nanotubos criados, que é importante para a sua caracterização e papel. Além disso, devido ao catalisador metálico necessário para a reação, a purificação dos produtos obtidos é essencial.método de ablação a Laser por utilização de vaporização a laser de alta potência (tipo YAG), aquece-se um tubo de quartzo que contém um bloco de grafite pura no interior de um forno a 1200 ± C, numa atmosfera Ar . O objetivo de usar laser é vaporizar a grafite dentro do quartzo., Tal como descrito sobre a síntese do SWNT utilizando o método de descarga de arco, para a geração de SWNTs, é necessário utilizar a técnica de laser que adiciona partículas de metal como catalisadores aos alvos de grafite. Estudos têm mostrado que o diâmetro dos nanotubos depende da potência do laser. Quando a potência do pulso laser é aumentada, o diâmetro dos tubos tornou-se mais fino . Outros estudos indicaram que pulsos laser ultrafast (subpicosegundo) são potenciais e capazes de criar grandes quantidades de SWNTs . Os autores revelaram que agora promete criar até 1.,5 g / h de material nanotubo utilizando a técnica laser.
Muitos parâmetros podem afetar as propriedades da CNTs sintetizada pelo método de ablação a laser, tais como a estrutural e a composição química do material do alvo, o laser propriedades (potência de pico, cw versus pulso, energia fluence, oscilação de comprimento de onda, e a taxa de repetição), de pressão e de fluxo do buffer de gás, a pressão da câmara e a composição química, a distância entre o alvo e os substratos, e a temperatura ambiente. Este método tem um potencial para a produção de SWNTs com alta pureza e alta qualidade., Os princípios e mecanismos de ablação a laser método são semelhantes ao arco de descarga de técnica, mas, neste método, a energia necessária é fornecida por um laser, que bateu um puro grafite bolinha segurando materiais de catalisador (frequentemente cobalto ou níquel).as principais vantagens desta técnica consistem num rendimento relativamente elevado e em impurezas metálicas relativamente baixas, uma vez que os átomos metálicos envolvidos têm uma tendência para evaporar da extremidade do tubo uma vez fechado., Por outro lado, a principal desvantagem é que os nanotubos obtidos a partir desta técnica não são necessariamente uniformemente rectos, mas em vez disso contêm alguma ramificação.
Infelizmente, o método de ablação por laser não é economicamente vantajoso porque o procedimento abrange varetas de grafite de alta pureza, os poderes de laser necessários são grandes (em alguns casos, dois feixes de laser são necessários), e a quantidade de nanotubos que podem ser sintetizados por dia não é tão alta como a técnica de descarga por arco.,um dos métodos padrão para a produção de nanotubos de carbono é deposição química por vapor ou CVD. Existem muitos tipos diferentes de CVD, tais como deposição catalítica química de vapor (CCVD)—CVD assistida por oxigênio térmico ou plasma (PE), CVD assistido por água , plasma de microondas (MPECVD) , CVD de radiofrequência (RF-CVD) , ou hfcvd de filamento quente (HFCVD) . Mas a deposição catalítica de vapor por processo químico (CCVD) é atualmente a técnica padrão para a síntese de nanotubos de carbono.,esta técnica permite que o CNTs se expanda em diferentes materiais e envolve a degradação química de um hidrocarboneto sobre um substrato. O principal processo de crescimento de nanotubos de carbono neste método, assim como o método de descarga de arco, também são excitantes átomos de carbono que estão em contato com partículas catalisadoras metálicas.para todos os efeitos, os tubos são perfurados em silício e também implantados com nanopartículas de ferro no fundo. Depois disso, um hidrocarboneto como o acetileno é aquecido e decomposto no substrato., Uma vez que o carbono é capaz de fazer contato com as partículas de metal implantadas nos buracos, ele inicia a criação de nanotubos que são um “modelo” a partir da forma do túnel. Com o uso dessas propriedades, os nanotubos de carbono podem crescer muito bem alinhados e muito longos, no ângulo do túnel. No processamento CVD, uma camada de partículas catalisadoras metálicas prepara e processa um substrato a aproximadamente 700°C. Mais comumente, partículas catalisadoras de metal são níquel , cobalto, ferro ou uma combinação ., O objectivo da utilização das nanopartículas metálicas em combinação com um suporte catalisador como o MgO ou o Al2O3 é desenvolver a área de superfície para um subproduto superior da reacção catalítica do carbono puro com as partículas metálicas. No primeiro passo da expansão do nanotubo, dois tipos de gases alimentaram o reator (o reator mais usado é o reator de leito fluidizado ): um gás contendo carbono (como etileno, acetileno, metano ou etanol) e um gás de processo (como nitrogênio, hidrogênio ou amônia)., Na superfície da partícula catalisador, o gás contendo carbono é quebrado e assim o carbono tornou-se visível nas bordas da nanopartícula onde os nanotubos podem produzir. Este mecanismo ainda está em discussão . Estudos têm mostrado que os modelos convencionalmente aceitos são Crescimento de base e crescimento de ponta . Dependendo da aderência e ligação entre o substrato e a partícula catalisadora, as partículas catalisadoras podem permanecer na base do nanotubo ou nanotubo durante o crescimento e expansão .,em comparação com a ablação a laser, O CCVD é um método economicamente prático para a produção de CNT em grande escala e bastante puro, pelo que a vantagem importante do CVD é o material obtido de alta pureza e fácil controle do curso de reação .
purificação de nanotubos
dependendo da técnica de síntese de nanotubos de carbono, existem muitos métodos e procedimentos diferentes para a purificação., Todos os procedimentos de purificação têm as seguintes etapas principais: a eliminação de grandes partículas de grafite e as agregações com a filtração, dissolução em solventes apropriados para eliminar partículas de catalisador (concentrado de ácidos como solvente a) e fulerenos (utilização de solventes orgânicos), e microfiltrations e cromatografia de separação de tamanho e remover o carbono amorfo clusters . A purificação de MWNTs produzidos por técnicas de descarga por arco pode ser feita utilizando técnicas de oxidação que podem separar MWNTs de partículas de grafite poliedral .,
As principais desvantagens deste método são baixa pureza, alta taxa de destruição de materiais de base (95%), bem como alta reatividade dos nanotubos restantes no final do processo devido à existência de ligações dangling (uma valência insatisfeita) e para a eliminação de tais ligações dangling é necessário para usar o recozimento de alta temperatura (2,800 ± C).os métodos não destrutivos para separar as suspensões coloidais bem dispersas de tubos/partículas com materiais que impedem a agregação, tais como tensioactivos, polímeros ou outras partículas coloidais ., O outro método, como objetivo de exclusão de tamanho, nanotubos usa cromatografia de exclusão de tamanho e filtros porosos, bem como microfiltração assistida ultrassonicamente que purifica cisnes de carbono amorfo e partículas catalíticas .estudos têm mostrado a ebulição de SWNTs em soluções aquosas de ácido nítrico ou ácido fluorídrico para purificação de SWNTs e remoção de partículas amorfa de carbono e metal como uma técnica eficiente e simples.,
para a purificação de túbulos de carbono, o cientista prefere usar a sonificação do nanotubo em diferentes meios e depois oxidação térmica de material SWNT (a 470°C), bem como tratamentos com ácido clorídrico . Outra maneira de oxidar partículas carbonáceas insatisfeitas é o uso de aglomerados de ouro (OD 20 nm), juntamente com a oxidação térmica de SWNTs a 350°C.Huang et al., introduzir uma nova forma de separação dos semicondutores e dos Swnt metálicos, utilizando a cromatografia de exclusão por tamanho (SEC) dos nanotubos de carbono dispersos pelo ADN (ADN-SWNT), que têm a escolha de comprimento de resolução mais elevada . A ultracentrifugação do gradiente de densidade foi utilizada para a separação do SWNT com base no diâmetro . A combinação de cromatografia de troca iônica (IEC) e DNA-SWNT (IEC-DNA-SWNT) também tem sido usada para a purificação de quiralidades individuais. Neste processo, oligômeros específicos de DNA curto podem ser usados para separar as quiralidades individuais do SWNT., Os cientistas têm usado processos de fluorinação e bromação, bem como tratamentos ácidos de MWNT e material SWNT com o objetivo de purificar, cortar e suspender os materiais uniformemente em certos solventes orgânicos .
conforme discutido acima, dependendo da forma de síntese de nanotubos, existem muitos métodos diferentes para a purificação de nanotubos de carbono, e, portanto, a existência de métodos que são processos de passo único e não afetados sobre as propriedades dos produtos de nanotubos de carbono é essencial para a produção de nanotubos limpos e deve ser alvo no futuro.,
aplicações Biomédicas
As propriedades de nanotubos são certamente surpreendentes; nos últimos anos, muitos estudos têm sugerido aplicações potenciais da CNTs e tem mostrado inúmeras aplicações que poderia ser promissor quando estes recém-determinados materiais são combinados com produtos típicos . Produção de nanorods que utilizam o CNTs como modelos de reacção .as aplicações para nanotubos abrangem muitos campos e disciplinas como medicina, nanotecnologia, fabricação, construção, eletrônica, etc., A seguinte aplicação pode ser notada: materiais compósitos de alta resistência , atuadores , dispositivos de armazenamento de energia e conversão de energia , nanoprobes e sensores , meios de armazenamento de hidrogênio , dispositivos eletrônicos e catálise . No entanto, as secções seguintes descrevem exclusivamente as aplicações existentes do CNTs na indústria Biomédica. Antes da utilização do nanotubo de carbono em ambientes biológicos e biomédicos, há três barreiras que devem ser superadas: functionalização, farmacologia e toxicidade do CNTs., Uma das principais desvantagens dos nanotubos de carbono é a falta de solubilidade em meio aquoso, e para superar este problema, os cientistas têm vindo a modificar a superfície da CNTs, por exemplo, fictionalization com diferentes moléculas hidrofílicas e produtos químicos que melhoram a solubilidade em água e a biocompatibilidade do CNT .outra barreira com nanotubo de carbono é a biodistribuição e farmacocinética de nanopartículas que são afetadas por muitas características físico-químicas, tais como forma, Tamanho, Composição química, agregação, superfície de solubilidade e ficcionalização., Os estudos demonstraram que os CNTs solúveis em água são biocompatíveis com os fluidos corporais e não apresentam quaisquer efeitos secundários tóxicos ou mortalidade.outra barreira importante é a toxicidade da CNTs. De um modo geral, a combinação da superfície elevada com a toxicidade intrínseca da superfície pode ser responsável pelos efeitos nocivos das nanopartículas.a toxicidade do CNTs pode ser afectada pela dimensão dos nanotubos., As partículas com menos de 100 nm têm propriedades nocivas potenciais, como maior toxicidade potencial para o pulmão, fuga das defesas fagocíticas normais, modificação da estrutura proteica, ativação de respostas inflamatórias e imunológicas, e potencial redistribuição a partir de seu local de deposição.os implantes artificiais mostram probabilidade e promessa na medicina regenerativa devido às suas propriedades físicas e químicas atraentes ., Geralmente, rejeitar implantes com a dor pós-administração, e para evitar esta rejeição, a ligação dos nanotubos com proteínas e aminoácidos tem sido promissora. Nanotubo de carbono, único e multi-WNT, pode ser empregado como implantes na forma de articulações artificiais e outros implantes sem resposta de rejeição do hospedeiro. Além disso, devido a propriedades únicas, tais como a alta resistência à tracção, a CNTs pode atuar como substitutos ósseos e implantes se for preenchida com cálcio e moldada/arranjada na estrutura óssea .,foi investigada a aderência celular e a proliferação pode aumentar com compostos SWCNT e MWCNT e, portanto, estes nanotubos foram integrados em materiais naturais e sintéticos para gerar nanocompositos. Algumas aplicações nanotubos como implantes artificiais são resumidas na Tabela 4.,
engenharia
O objetivo da engenharia de tecidos é para substituir o danificado ou tecidos doentes com biológico suplentes que pode reparar e conservar normal e função original. Grandes avanços nas áreas de Ciência e engenharia de materiais têm apoiado no progresso promissor da medicina e engenharia regenerativa de tecidos., Nanotubos de carbono podem ser usados para engenharia de tecidos em quatro áreas: detecção de comportamento celular, rastreamento celular e rotulagem, aumento de matrizes de tecido, e aumento do comportamento celular . Rastreamento e etiquetagem celular é a capacidade de rastrear células implantadas e observar a melhoria da formação de tecidos in vivo e não invasivamente. A rotulagem das células implantadas não só facilita a avaliação da viabilidade do tecido de engenharia, como também ajuda e facilita a compreensão das vias de biodistribuição, migração, deslocalização e movimento das células transplantadas., Por causa do demorado e do Desafio de manuseio no uso de métodos tradicionais, tais como citometria de fluxo, métodos não invasivos são métodos populares de entrada. É mostrado que os nanotubos de carbono podem ser viáveis como agentes de contraste de imagem para as modalidades de ressonância magnética, óptica e radiotracer.outra importante aplicação de nanotubos de carbono na engenharia de tecidos é o seu potencial para medir a biodistribuição e também pode ser modificado com radiotransmissores para a cintigrafia gama. Singh et al. com os SWNTs amarrados . Em ratinhos BALB/c e administrados para avaliar a biodistribuição dos nanotubos ., O design de tecidos de engenharia melhor aumenta e facilita com o melhor monitor da fisiologia celular, tais como interações enzimáticas/cofactor, secreção de proteínas e metabólitos, comportamento celular e transporte de íons. Os nanossensores serão possivelmente utilizados para disponibilizar um acompanhamento constante do desempenho dos tecidos de engenharia. Nanotubos de carbono apresentam inúmeras características populares que os tornam elementos ideais para nanossensores, incluindo sua grande área de superfície e capacidade de imobilizar o DNA ou outras proteínas, e propriedades elétricas., O nanotubo de carbono tem estruturas eletrônicas únicas que como probabilidade de sensor eletroquímico de nanotubo de carbono torna mais simples a investigação de proteínas e aminoácidos ativos redox permitindo a monitorização celular em tecidos de engenharia. Num estudo, as MWNTs foram conjugadas com micropartículas de platina e foram capazes de detectar tióis incluindo aminoácidos como a glutationa e a L-cisteína no rato .
A matriz das células desempenha um papel importante na engenharia de tecidos., Embora os polímeros sintéticos aceitos, por exemplo, PLGA e PLA tenham sido empregados para a engenharia de tecidos, eles não têm a força mecânica necessária e não podem simplesmente ser funcionalizados em contradição com nanotubos de carbono que podem ser funcionalizados voluntariamente. Assim, os nanotubos de carbono têm potencial para utilização como andaimes de tecidos e podem fornecer o reforço estrutural necessário, mas a principal desvantagem dos nanotubos de carbono é que eles não são biodegradáveis., Combinação de polímero dissolvendo uma porção desejada de nanotubos de carbono em um polímero, melhorias significativas na resistência mecânica do composto foi detectada. MWNTs combinados com chitosan ilustraram avanços significativos nas propriedades mecânicas em comparação com apenas chitosan . O colagénio misturado com SWNT melhora o crescimento das células musculares lisas .estão a ser criados Nanodevícios
cancerígenos que têm potencial para desenvolver tratamento, detecção e diagnóstico do cancro., As nanoestruturas podem ser tão pequenas (menos de 100 nm) que o corpo, possivelmente, vai limpá-las muito rapidamente para que sejam eficientes em imagens ou detecção e assim podem entrar nas células e organelas dentro delas para interagir com o DNA e proteínas. Castillo et al., através do uso de um eletrodo de grafeno modificado com ácido nanotubo-fólico, melhora a detecção de células cancerígenas cervicais humanas sobre-expressando receptores de folato .,
Uma vez que uma grande quantidade de cancros são assintomáticos ao longo de seus estágios iniciais e modificações morfológicas distintas estão ausentes na maioria das perturbações neoplásicas no estágio inicial, consequentemente os métodos tradicionais de imagiologia clínica do câncer, por exemplo, raios-X, TC e MRI, não adquirem resolução espacial adequada para a detecção da doença no estágio inicial. Os estudos de imagem com SWCNTs prosperaram nos últimos anos. Hong et al., avaliou a imagem molecular com SWNTs e avaliou os SWCNTs combinados com função Gd3 + quando aplicados à ressonância magnética, e a alta resolução e boa penetração de tecidos foram alcançados.
combinação de radioisótopos rotulados SWCNTs com técnicas de imagem baseadas em radionuclídeos (PET e SPECT) pode melhorar a penetração dos tecidos, sensibilidade e resolução média.,
existem muitos biomarcadores proteicos característicos que muitas vezes são sobreexpressos em células cancerosas, e eles fornecem um portão de abertura para o diagnóstico precoce, prognóstico, manutenção de vigilância após a cirurgia curativa, monitorização terapêutica em doenças avançadas, e previsão de resposta terapêutica., Muitos importantes marcadores tumorais têm sido amplamente aplicado e utilizado no diagnóstico de carcinoma hepatocelular, câncer colorretal, câncer de pâncreas, próstata, epitelial de ovário tumor, tais como hidratos de carbono antigen 19-9 (CA19-9), alfa-fetoproteína (AFP), carcinoembryonic antigen (CEA), carcinoma antigen 125 (CA125), gonadotrofina coriônica humana (hCG), e antigénio específico da próstata (PSA). Alguns dos biomarcadores cancerígenos detectados pelos sistemas de detecção baseados em CNT estão resumidos na Tabela 5.,
de Drogas e de entrega do gene pela CNTs
Existem muitas barreiras convencionais de administração de agentes quimioterápicos, tais como a falta de seletividade, toxicidade sistémica, a má distribuição entre as células, limitada solubilidade, incapacidade de drogas para atravessar celular barreiras, e a falta de procedimentos clínicos para a superação de multidroga resistente (MDR) de câncer ., Os investigadores introduziram uma vasta gama de diferentes tipos de sistemas de distribuição de drogas para superar estes problemas, tais como polímeros, nanopartículas de sílica, pontos quânticos, emulsões, dendrimers, lipossomas, conjugados moleculares e micelas . Como mencionado acima, o CNTs tem as propriedades únicas, tais como a área de superfície ultra alta, que fazem deles um potencial promissor para a entrega de drogas, peptídeos e ácidos nucleicos (Tabela 6)., O medicamento ou gene específico pode ser integrado às paredes e pontas da CNTs e reconhecer receptores específicos do câncer na superfície celular, por estes meios a CNTs pode atravessar a membrana celular dos mamíferos por endocitose ou outros mecanismos e transportar medicamentos terapêuticos ou genes de forma mais segura e eficiente nas células que são anteriormente inacessíveis . Mais recentemente, pesquisadores desenvolveram um novo e mais eficiente sistema de distribuição de drogas com base no tumor (DDS), que consiste em ligandos com foco no tumor, drogas anticancerosas e Swnt funcionalizados., Se este sistema interage com as células cancerosas, então ele pode induzir endocitose mediada pelo receptor reconhecendo receptores específicos do câncer na superfície das células cancerosas e tão eficiente e especificamente liberar agentes quimioterapêuticos.