Introducere
Carbonul este elementul chimic cu numărul atomic 6 și are șase electroni care ocupă 1 s2 2 s2, și 2p2 orbitale atomice. Poate hibridiza în forme sp, sp2 sau sp3. Descoperirile de dimensiuni foarte constante ale nanometrului sp2 materiale lipite cu carbon , cum ar fi grafenul , fullerenele și nanotuburile de carbon, au încurajat să facă anchete în acest domeniu., Majoritatea proprietăților fizice ale nanotuburilor de carbon derivă din grafen. În grafen, atomii de carbon sunt organizați dens într-un model obișnuit de tip fagure (hexagonal) legat de sp2, iar acest model este o structură de bază pentru alte materiale legate de carbon sp2 (alotropi), cum ar fi fullerenele și nanotuburile de carbon. Nanotubul de Carbon este teoretic distinct ca un cilindru fabricat din foi de grafem laminate. Se poate împărți într-un singur puț sau mai multe puțuri., Nanotuburi cu un singur bine sunt descrise ca single-nanotuburi de carbon cu perete (SWCNTs) și a fost raportat pentru prima dată în 1993 , în timp ce cei cu mai mult de un pai sunt multiwall nanotuburi de carbon (MWCNTs) și au fost descoperite în 1991 de către Iijima (Figura 1).
structura Schematică și imagini TEM ale SWCNT și MWCNT. (A) structura schematică a SWCNT și (B) MWCNT. Imaginile microscopului electronic de transmisie (TEM) ale unui (C) SWCNT și (D) MWCNT .,
nanotuburi de Carbon: structură și proprietăți
de Carbon se poate lega în diferite moduri de a construi structuri cu proprietăți complet diferite. Hibridizarea sp2 a carbonului construiește o construcție stratificată, cu o legătură slabă în afara planului a formei van der Waals și limite puternice în plan. Câteva la câteva zeci de concentrice cilindri cu periodice regulate intermediar spațiere localiza în jurul ordinare centrale gol și a făcut MWCNTs. Analiza în spațiu real a imaginilor nanotuburilor multiwall a arătat o gamă de distanțe între straturi (0,34 până la 0.,39 nm).în funcție de numărul de straturi, diametrul interior al MWCNTs diferă de la 0,4 nm până la câțiva nanometri, iar diametrul exterior variază în mod caracteristic de la 2 nm până la 20 până la 30 nm. Ambele vârfuri ale MWCNT au de obicei închise, iar capetele sunt acoperite de molecule de jumătate de fulleren în formă de cupolă (defecte pentagonale), iar dimensiunea axială diferă de la 1 µm până la câțiva centimetri. Rolul moleculelor de jumătate de fulleren (defect inel pentagonal) este de a ajuta la închiderea tubului la cele două capete.
pe de altă parte, diametrele SWCNT diferă de 0.,4 până la 2 până la 3 nm, iar lungimea lor este de obicei din intervalul micrometrului. SWCNTs, de obicei, pot veni împreună și formează pachete (frânghii). Într-o structură de pachet, Swcnt-urile sunt organizate hexagonal pentru a forma o construcție asemănătoare cristalului .
MWCNT și structura SWCNT
în funcție de înfășurarea într-un mod cilindru, există trei forme diferite de Swcnt, cum ar fi fotoliu, chiral și zig-zag (figura 2b). Structura unui SWCNT este caracterizată de o pereche de indici (n, m) care descriu vectorul chiral și au un efect direct asupra proprietăților electrice ale nanotuburilor., Numărul de vectori unitate în fagure de miere cristaline de grafen-a lungul a două direcții este determinată de numere întregi n și m. Ca o opinie comună, atunci când m = 0, nanotuburile sunt numit zig-zag nanotuburi; când n = m, nanotuburile sunt numite fotoliu nanotuburi, și alte de stat sunt numite chirali.
Diferite forme de SWNTs. (A) vectorul chiral C determină, de asemenea, diametrul tubului. (B) modele de trei structuri SWCNT perfect Atomic .,
chirali vector C = na1 + ma2 (a1 și a2 sunt celulă de bază vectori de grafit) determină, de asemenea, tub de diametru d, iar acest vector află pe direcția de laminare o foaie de grafen (Figura 2A). Prin urmare, diametrul unui tub de carbon poate fi calculat cu
unde a=1, 42× 3 Å corespunde constantei de zăbrele din foaia de grafit.,când n-m este un multiplu de 3, atunci nanotubul este descris ca nanotuburi „metalice” sau foarte conductoare, iar dacă nu, atunci nanotubul este semimetalic sau semiconductor.în orice moment, forma fotoliului este metalică, în timp ce alte forme pot face nanotubul un semiconductor.mulți parametri și vectori pot avea un efect asupra structurilor nanotuburilor, cum ar fi următoarele :
nanotuburile de carbon Multiwalled pot fi formate în două modele structurale: Modelul păpușii rusești și modelul pergamentului., Atunci când un nanotub de carbon conține un alt nanotub în interiorul acestuia, iar nanotubul exterior are un diametru mai mare decât nanotubul mai subțire, se numește modelul păpușii rusești. Pe de altă parte, atunci când o singură foaie de grafen este înfășurată în jurul ei de mai multe ori, la fel ca o defilare rulată de hârtie, se numește modelul pergamentului. MWCNTs și SWCNTs au proprietăți similare., Datorită naturii multistrat a MWCNTs, pereții exteriori nu numai că pot proteja nanotuburile interioare de carbon de interacțiunile chimice cu substanțele exterioare, dar prezintă și proprietăți de rezistență ridicată la tracțiune, care nu există în SWCNTs (sau există parțial) (Tabelul 1).
Din nanotuburile de carbon au sp2 legăturile între individ atomi de carbon, au o mai mare rezistență la tracțiune decât oțel și Kevlar., Această legătură este chiar mai puternică decât legătura sp3 Găsită în diamant. Teoretic, Swcnt-urile pot avea într-adevăr o rezistență la tracțiune de sute de ori mai puternică decât oțelul.o altă proprietate uimitoare a nanotuburilor de carbon este și elasticitatea., În mare forță și apăsați stând și atunci când sunt expuse la mare axială a forțelor de compresiune, se poate îndoi, răsuci, nod, și în cele din urmă catarama, fără a deteriora nanotuburi, și nanotuburi va reveni la structura sa inițială, dar o elasticitate de nanotuburi are o limită, și sub fizic foarte puternice forțe prese, este posibil să se deforma temporar pentru a forma un nanotub. Unele dintre defectele din structura nanotubului pot slăbi rezistența unui nanotub, de exemplu, defecte în posturile vacante atomice sau o rearanjare a legăturilor de carbon.,
elasticitatea atât a nanotuburilor unice, cât și a celor multi-numite este determinată de modulul elastic sau de modulul de elasticitate . Modulul de elasticitate al nanotuburilor multiwall (MWNTs) este analizat cu microscoape electronice de transmisie (TEM). Oamenii de știință care utilizează măsura TEM și examinează vibrațiile termice la ambele capete ale tuburilor. Ca urmare a rezistenței legăturilor atomice din nanotuburile de carbon, acestea nu numai că pot rezista la temperaturi ridicate, dar s-au dovedit a fi conductori termici foarte buni. Ele pot rezista până la 750°C la presiuni atmosferice normale și 2800°C în vid., Temperatura tuburilor și a mediului exterior poate afecta conductivitatea termică a nanotuburilor de carbon . Unele dintre proprietățile fizice majore ale nanotuburilor de carbon sunt rezumate în tabelul 2.
Sinteza
Există mai multe tehnici care au fost dezvoltate pentru fabricarea CNT structuri care implică în principal fază gazoasă procese., În mod obișnuit, trei proceduri sunt utilizate pentru producerea CNTs: (1) tehnica de depunere chimică a vaporilor (CVD), (2) tehnica de ablație cu laser și (3) tehnica de descărcare a arcului de carbon (Tabelul 3)., Temperatură ridicată tehnici de preparare, de exemplu, ablatie cu laser sau cu arc de descărcare de gestiune au fost mai întâi folosit pentru a sintetiza CNTs, dar în prezent, aceste tehnici au fost înlocuite cu temperatură scăzută depunerea chimică din vapori (CVD) metode (<800°C), deoarece nanotuburi lungime, diametru, de aliniere, de puritate, densitatea și orientarea CNTs pot fi controlate cu precizie la temperatură scăzută depunerea chimică din vapori (CVD) metode .,
arc Electric de descărcare de gestiune
Arc-de descărcare de gestiune tehnica utilizează temperaturi mai ridicate (mai sus de 1700°C) pentru CNT sinteza care, de obicei, provoacă extinderea CNTs cu mai puține defecte structurale în comparație cu alte metode., Cele mai utilizate metode de utilizare arc de descărcare de gestiune între înaltă puritate grafit (de la 6 la 10 mm densitatea optică (DO)) electrozi, de obicei, răcit cu apă electrozi cu diametre cuprinse între 6 și 12 mm și separate de 1 până la 2 mm într-o cameră umplută cu heliu (500 torr) la vedere presiunea subatmosferică (heliu poate fi înlocuit cu hidrogen sau metan în atmosferă) . Camera conține un catod de grafit și anod, precum și molecule de carbon evaporate și o anumită cantitate de particule de catalizator metalic (cum ar fi cobalt, nichel și/sau fier)., Curent este trecut prin camber (arc proces), iar camera este sub presiune și încălzită la aproximativ 4000 K. În curs de această procedură și arc, aproximativ jumătate din evaporat de carbon se solidifică pe catod (electrod negativ) sfat, și un depozit de forme la o rata de 1 mm/min, care este numit ‘cilindric greu de depozit sau trabuc-ca structură, întrucât anod (electrod pozitiv) este consumat. Restul de carbon (un hard gri shell) depuse la periferie și se condensează în ‘camera de funingine din apropiere pereții camerei și catod funingine pe catod., Miezul interior, funinginea catodică și funinginea camerei, care sunt întunecate și moi, produc nanotuburi de carbon cu un singur perete sau cu mai multe pereți și particule de grafen poliedrice imbricate. Folosind microscopia electronică de baleiaj (SEM), două texturi diferite și morfologii pot fi observate în studiul de catod depozit; întuneric și interior moale depozite de bază constau din bundle-astfel de structuri, care conțin aranjate aleatoriu nanotuburi și gri exterior shell, care este compus din curbat și solid grapheme straturi.,
în depunerea de descărcare în arc și sinteza CNTs, există două moduri principale diferite: sinteza cu utilizarea precursorilor de catalizator diferiți și fără utilizarea precursorilor de catalizator. În general, sinteza de MWNTs ar putea fi realizat fără utilizarea de catalizator precursori dar sinteza de un singur perete nanotuburi (SWNTs) utilizeaza diferite catalizator precursori și, pentru extinderea în arc de descărcare de gestiune, utilizeaza un complex de anod, care este făcut ca o compoziție de grafit și un metal, de exemplu, Hg , Co, Ni, Fe, Ag, Pt, Pd, etc.,, sau amestecuri de Co, Ni și Fe cu alte elemente, cum ar fi Co-Pt, Co-Ru, Ni-Y, Fe-Ni, Co-Ni, Co-Cu, Ni-Cu, Fe-No, Ni-Ti, Ni-Y, etc. Studiile au arătat Ni-Y-grafit amestecuri pot produce randamente ridicate (<90%) de SWNTs (diametru mediu de 1,4 nm) , și în zilele noastre, acest amestec este folosit la nivel mondial pentru crearea de SWNTs în randament ridicat. Principalul avantaj al tehnicii de descărcare cu arc este capacitatea și potențialul de producere a unei cantități mari de nanotuburi. Pe de altă parte, principalul dezavantaj al acestei metode este controlul relativ redus asupra alinierii (adică.,, Chiralitate) a nanotuburilor create, care este importantă pentru caracterizarea și rolul lor. În plus, datorită catalizatorului metalic necesar reacției, purificarea produselor obținute este esențială.prin utilizarea vaporizării laser de mare putere (tip YAG), un tub de cuarț care conține un bloc de grafit pur este încălzit în interiorul unui cuptor la 1,200 ± C, într-o atmosferă Ar . Scopul utilizării laserului este vaporizarea grafitului în cuarț., După cum este descris despre sinteza de SWNT prin utilizarea de arc de descărcare de gestiune metoda, pentru generarea de SWNTs, folosind tehnica laser adăugarea de particule metalice în calitate de catalizatori pentru grafit obiective este necesar. Studiile au arătat că diametrul nanotuburilor depinde de puterea laserului. Când puterea pulsului laser este crescută, diametrul tuburilor a devenit mai subțire . Alte studii au indicat că impulsurile laser ultrarapide (subpicosecunde) sunt potențiale și capabile să creeze cantități mari de Swnt . Autorii au dezvăluit că acum promite să creeze până la 1.,5 g/h de material nanotub folosind tehnica laser.
Multi parametri pot afecta proprietățile de CNTs sintetizat prin ablatie laser metodă cum ar fi fondurile structurale și de compoziția chimică a materialului țintă, laser proprietăți (putere de vârf, cw față de puls, energie, fluență, oscilație lungime de undă, și rată de repetiție), debitul și presiunea de gaz tampon, camera de presiune și de compoziția chimică, distanța dintre țintă și substrat, și temperatura ambiantă. Această metodă are un potențial de producție de SWNTs cu puritate ridicată și de înaltă calitate., Principiile și mecanismele metodei de ablatie cu laser sunt similare cu tehnica de descărcare de gestiune arc, dar în această metodă, energia necesară este furnizată de un laser care a lovit o peletă de grafit pur care deține materiale catalizator (frecvent cobalt sau nichel).principalele avantaje ale acestei tehnici constau într-un randament relativ ridicat și impurități metalice relativ scăzute, deoarece atomii metalici implicați au tendința de a se evapora de la capătul tubului odată ce este închis., Pe de altă parte, principalul dezavantaj este că nanotuburile obținute din această tehnică nu sunt neapărat uniform drepte, ci conțin unele ramificări.din păcate, metoda de ablație laser nu este avantajoasă din punct de vedere economic, deoarece procedura cuprinde tije de grafit de înaltă puritate, puterile laser necesare sunt mari (în unele cazuri sunt necesare două fascicule laser), iar cantitatea de nanotuburi care pot fi sintetizate pe zi nu este la fel de mare ca tehnica de descărcare cu arc.,una dintre metodele standard pentru producerea nanotuburilor de carbon este depunerea chimică a vaporilor sau CVD. Există mai multe tipuri diferite de BCV, cum ar fi catalitic depunerea chimică din vapori (CCVD)—termice sau plasma enhanced (PE) de oxigen asistată de BCV , apă CVD asistate , cuptor cu microunde plasmă (MPECVD) , radiofrecventa CVD (RF-CVD) , sau hot-filament (HFCVD) . Dar depunerea catalitică de vapori chimici (CCVD) este în prezent tehnica standard pentru sinteza nanotuburilor de carbon.,această tehnică permite CNTS să se extindă pe diferite materiale și implică descompunerea chimică a unei hidrocarburi pe un substrat. Principalul proces de creștere a nanotuburilor de carbon în această metodă, la fel ca metoda de descărcare cu arc, este, de asemenea, atomii de carbon excitanți care sunt în contact cu particulele de catalizator metalic.pentru toate scopurile și scopurile, tuburile sunt forate în siliciu și, de asemenea, implantate cu nanoparticule de fier în partea de jos. După aceea, o hidrocarbură, cum ar fi acetilena, este încălzită și descompusă pe substrat., Deoarece carbonul este capabil să intre în contact cu particulele de metal implantate în găuri, acesta inițiază crearea de nanotuburi care sunt un „șablon” din forma tunelului. Folosind aceste proprietăți, nanotuburile de carbon pot crește foarte bine aliniate și foarte lungi, în unghiul tunelului. În procesarea CVD, un strat de particule de catalizator metalic pregătește și procesează un substrat la aproximativ 700°C. Cel mai frecvent, particulele de catalizator metalic sunt nichel, cobalt , fier sau o combinație ., Scopul utilizării nanoparticulelor metalice în combinație cu un suport catalizator, cum ar fi MgO sau Al2O3, este de a dezvolta suprafața pentru un produs secundar mai mare al reacției catalitice a carbonului pur cu particulele de metal. În prima etapă a expansiunii nanotuburilor, două tipuri de gaze au alimentat reactorul (cel mai utilizat reactor este reactorul cu pat fluidizat ): un gaz care conține carbon (cum ar fi etilenă, acetilenă, metan sau etanol) și un gaz de proces (cum ar fi azot, hidrogen sau amoniac)., La suprafața particulei catalizator, gazul care conține carbon este rupt în afară și astfel carbonul a devenit vizibil la marginile nanoparticulei în cazul în care nanotuburile pot produce. Acest mecanism este încă în discuție . Studiile au arătat că modelele acceptate convențional sunt creșterea bazei și creșterea vârfului . În funcție de aderența și atașamentul dintre substrat și particula de catalizator, particulele de catalizator pot rămâne la baza nanotubului sau nanotubului în timpul creșterii și expansiunii .,în comparație cu ablația laser, CCVD este o metodă practică din punct de vedere economic pentru producția CNT la scară largă și destul de pură și astfel avantajul important al CVD este materialul obținut cu puritate ridicată și controlul ușor al cursului de reacție .în funcție de tehnica de sinteză a nanotuburilor de carbon, există multe metode și proceduri diferite de purificare., Toate procedurile de epurare are următoarele etape principale: eliminarea de mare de particule de grafit și agregări cu filtrare, dizolvarea în solvenți adecvați pentru a elimina particule catalizator (concentrate de acizi și solvenți) și fullerene (utilizarea de solvenți organici), și microfiltrations și cromatografia de la dimensiunea de separare și scoateți carbon amorf clustere . Purificarea MWNTs produse prin tehnici de descărcare cu arc se poate face prin utilizarea tehnicilor de oxidare care pot lua în afară MWNTs din particule de grafit poliedrice cum ar fi .,
principalele dezavantaje ale acestei metode sunt puritate scăzută, de înaltă distrugerea rata de materii prime (95%), precum și reactivitate mare din restul de nanotuburi de la sfârșitul procesului se datorează existenței cununi de obligațiuni (un nemulțumit de valență) și pentru eliminarea unor astfel de cununi de obligațiuni este necesar de a utiliza de înaltă temperatură de recoacere (de 2800 ± C).metodele nedistructive pentru separarea CNTs cuplu bine dispersate suspensii coloidale de tuburi / particule cu materiale care împiedică agregarea, cum ar fi surfactanți, polimeri, sau alte particule coloidale ., Cealaltă metodă ca scop al nanotuburilor de excludere a mărimii utilizează cromatografia de excludere a mărimii și filtrele poroase, precum și microfiltrarea ultrasonically asistată care purifică SWNTs din carbon amorf și particule catalitice .
Studiile au arătat fierbere de SWNTs în acid azotic sau acid fluorhidric soluții apoase de purificare a SWNTs și eliminarea amorfe de carbon și particule de metal ca un mod eficient și simplu tehnica.,pentru purificarea tubilor de carbon, omul de știință preferă să utilizeze sonicarea nanotubului în diferite medii și ulterior oxidarea termică a materialului SWNT (la 470°C), precum și tratamentele cu acid clorhidric . O altă modalitate de oxidare a particulelor carbonice nesatisfăcute este utilizarea clusterelor de aur (OD 20 nm) împreună cu oxidarea termică a SWNTs la 350°C.Huang și colab., vă prezint un nou mod pentru separarea de semiconductoare si metalice SWNTs prin utilizarea de dimensiunea cromatografia de excludere (SEC) a ADN-dispersate nanotuburi de carbon (ADN-SWNT), care au cea mai mare rezoluție lungime de sortare . Ultracentrifugarea gradientului de densitate a fost utilizată pentru separarea SWNT pe baza diametrului . Combinație de cromatografia prin schimb ionic (IEC) și ADN-SWNT (IEC-ADN-SWNT) a fost, de asemenea, utilizat pentru purificarea individuale chiralities. În acest proces, oligomerii specifici de ADN scurt pot fi utilizați pentru a separa chiralitățile SWNT individuale., Oamenii de stiinta au folosit fluorurare și de bromurare a proceselor precum și acid tratamente de MWNT și SWNT material cu scopul de a purifica, de tăiere, și de suspendare a materialelor uniform în anumiți solvenți organici .
Cum sa discutat mai sus, în funcție de nanotuburi de sinteză drum, există multe metode diferite pentru purificare de nanotuburi de carbon, și, prin urmare, existența unor metode care sunt la un singur pas de procese și neafectat de pe proprietățile de nanotuburi de carbon produse este esențială pentru producerea curat nanotuburi și ar trebui să fie direcționate în viitor.,proprietățile nanotuburilor sunt cu siguranță uimitoare; în ultimii ani, multe studii au sugerat aplicații potențiale ale CNTs și au arătat nenumărate aplicații care ar putea fi promițătoare atunci când aceste materiale nou determinate sunt combinate cu produse tipice . Producția de nanoroduri folosind CNTs ca șabloane de reacție .aplicațiile pentru nanotuburi cuprind multe domenii și discipline precum medicina, nanotehnologia, fabricarea, construcția, electronica și așa mai departe., Se poate observa următoarea aplicație: compozite de înaltă rezistență , actuatoare , dispozitive de stocare a energiei și de conversie a energiei , nanoprobe și senzori , medii de stocare a hidrogenului , dispozitive electronice și cataliză . Cu toate acestea, următoarele secțiuni detaliază exclusiv aplicațiile existente ale CNTs în industria biomedicală. Înainte de utilizarea nanotubului de carbon în medii biologice și Biomedicale, există trei bariere care trebuie depășite: funcționalizarea, farmacologia și toxicitatea CNTs., Unul dintre principalele dezavantaje ale nanotuburilor de carbon este lipsa solubilității în medii apoase, iar pentru a depăși această problemă, oamenii de știință au modificat suprafața CNTs, adică ficționalizarea cu diferite molecule hidrofile și chimii care îmbunătățesc solubilitatea în apă și biocompatibilitatea CNT .o altă barieră cu nanotub de carbon este biodistribuția și farmacocinetica nanoparticulelor care sunt afectate de multe caracteristici fizico-chimice, cum ar fi forma, dimensiunea, compoziția chimică, agregarea, suprafața de solubilitate și ficționalizarea., Studiile au arătat că CNTs solubile în apă sunt biocompatibile cu fluidele corporale și nu au efecte secundare toxice sau mortalitate.o altă barieră importantă este toxicitatea CNTs. În general, combinația dintre suprafața ridicată și toxicitatea intrinsecă a suprafeței poate fi responsabilă pentru efectele nocive ale nanoparticulelor.toxicitatea CNTs poate fi afectată de mărimea nanotuburilor., Particulele sub 100 nm au potențiale proprietăți dăunătoare, cum ar fi toxicitatea potențială mai mare a plămânului, evadarea din apărarea fagocitară normală, modificarea structurii proteinei, activarea răspunsurilor inflamatorii și imunologice și redistribuirea potențială de la locul lor de depunere.implanturile artificiale nanomaterialele prezintă probabilitate și promit în medicina regenerativă datorită proprietăților lor chimice și fizice atractive ., În general, respingeți implanturile cu durerea postadministrare și pentru a evita această respingere, atașarea nanotuburilor cu proteine și aminoacizi a fost promițătoare. Nanotubul de Carbon, atât single cât și multi-WNT, poate fi folosit ca implanturi sub formă de articulații artificiale și alte implanturi fără răspuns de respingere gazdă. Mai mult, datorită proprietăților unice, cum ar fi rezistența ridicată la tracțiune, CNTs poate acționa ca înlocuitori osoși și implanturi dacă este umplut cu calciu și modelat/aranjat în structura osoasă .,a fost investigat adeziunea celulară și proliferarea poate spori cu SWCNT și compozite MWCNT, și, prin urmare, aceste nanotuburi au fost integrate în materiale naturale și sintetice pentru a genera nanocompozite. Unele aplicații de nanotuburi ca implanturi artificiale sunt rezumate în tabelul 4.,
ingineria Tisulară
scopul ingineriei tisulare este de a înlocui deteriorate sau bolnave de țesut biologic cu supleanți, care poate repara și menține normală și funcția inițială. Progresele majore în domeniile științei și ingineriei materialelor au sprijinit progresul promițător al medicinei și ingineriei regenerative tisulare., Nanotuburile de Carbon pot fi utilizate pentru ingineria țesuturilor în patru domenii: detectarea comportamentului celular, urmărirea și etichetarea celulelor, îmbunătățirea matricelor tisulare și augmentarea comportamentului celular . Urmărirea și etichetarea celulelor este capacitatea de a urmări celulele implantate și de a observa îmbunătățirea formării țesuturilor in vivo și neinvaziv. Etichetarea celulelor implantate nu numai că facilitează evaluarea viabilității țesutului proiectat, dar ajută și facilitează înțelegerea căilor de biodistribuție, migrare, relocare și mișcare a celulelor transplantate., Din cauza consumatoare de timp și provocarea de manipulare în utilizarea metodelor tradiționale, cum ar fi citometrie de flux, metode neinvazive sunt metode populare de intrare. Se arată că nanotuburile de carbon pot fi fezabile ca agenți de contrast imagistic pentru modalitățile de rezonanță magnetică, optică și radiotracer.o altă aplicație importantă a nanotuburilor de carbon în ingineria țesuturilor este potențialul său de măsurare a biodistribuției și poate fi, de asemenea, modificat cu radiotraceri pentru scintigrafia gamma. Singh și colab. legat SWNTs cu . În și administrat la șoareci BALB/c pentru a evalua biodistribuția nanotuburilor ., Design bine proiectat țesuturi îmbunătățește și facilitează cu cel mai bun monitor de fiziologia celulară, cum ar fi enzima/cofactor interacțiuni, proteine și metabolitul secreția celulară comportament, și ion de transport. Nanosenzorii vor fi eventual utilizați pentru a pune la dispoziție o monitorizare constantă a performanței țesuturilor proiectate. Nanotuburile de Carbon prezintă numeroase caracteristici populare care le fac elemente ideale pentru nanosenzori, inclusiv suprafața lor mare și capacitatea de a imobiliza ADN-ul sau alte proteine și proprietățile electrice., Nanotubul de carbon are structuri electronice unice care, ca probabilitate a senzorului electrochimic de nanotub de carbon, simplifică investigarea proteinelor și aminoacizilor activi redox care permit monitorizarea celulelor în țesuturile proiectate. Într-un studiu, Mwnt-urile au fost conjugate cu microparticule de platină și au fost capabile să simtă tioli inclusiv aminoacizi precum glutation și L-cisteină la șobolan .matricea celulelor joacă un rol important în ingineria țesuturilor., În timp ce a acceptat polimeri sintetici, de exemplu, PLGA și APL au fost utilizate pentru ingineria tisulară, le lipsește rezistența mecanică necesară și nu poate fi pur și simplu funcționalizate în contradicție nanotuburilor de carbon, care poate fi voluntar funcționalizate. Astfel, nanotuburile de carbon au potențial de utilizare ca structuri de țesut și pot asigura armarea structurală necesară, dar principalul dezavantaj al nanotuburilor de carbon este că nu sunt biodegradabile., Combinație de polimer prin dizolvarea unei porțiuni dorite de nanotuburi de carbon într-un polimer, îmbunătățiri semnificative în rezistența mecanică a compozitului a fost detectat. Mwnts combinate cu chitosan ilustrat avansare semnificativă în proprietățile mecanice, comparativ cu numai chitosan . Colagenul amestecat SWNT îmbunătățește creșterea celulelor musculare netede .
identificarea celulelor canceroase
Nanodevices sunt create care au un potențial de a dezvolta tratamentul cancerului, detectarea și diagnosticarea., Nanostructurile pot fi atât de mici (mai puțin de 100 nm) încât organismul le va elimina prea repede pentru a fi eficiente în imagistică sau detectare și astfel pot intra în celule și organele din interiorul lor pentru a interacționa cu ADN-ul și proteinele. Castillo și colab., prin utilizarea unui nanotub peptidic – acid folic modificat electrod grafen, pentru a îmbunătăți detectarea celulelor canceroase de col uterin umane supraexprimarea receptorilor de folat .,
Deoarece o cantitate mare de tipuri de cancer sunt asimptomatice de-a lungul lor incipient și distincte modificări morfologice sunt absente în majoritatea tulburări neoplazice în stadiu incipient, în consecință clinică tradițională cancer metode imagistice, de exemplu, X-ray, CT, RMN și, nu dobândesc adecvate rezoluția spațială pentru detectarea bolii în stadiu incipient. Studiile imagistice cu SWCNTs au prosperat în ultimii ani. Hong și colab., a evaluat imagistica moleculară cu SWNTs și a evaluat Swcnts combinate Gd3 + – funcționalizate atunci când sunt aplicate la RMN, și de înaltă rezoluție și o bună penetrare a țesuturilor au fost obținute.combinația de radioizotopi marcați Swcnt cu tehnici imagistice bazate pe radionuclizi (PET și SPECT) poate îmbunătăți penetrarea țesutului, sensibilitatea și rezoluția medie.,
Există multe proteine caracteristice biomarkeri care de multe ori sunt supraexprimate în celulele canceroase, și le oferă o poarta de deschidere pentru diagnosticul precoce, prognosticul, menținerea supraveghere următoarele curativ operație, monitorizarea terapiei în stadiile avansate ale bolii, și predicția răspunsului terapeutic., Multe markeri tumorali au fost aplicate pe scară largă și utilizate în diagnosticul de carcinom hepatocelular, cancer colorectal, cancer pancreatic, cancer de prostata, tumori ovariene epiteliale, cum ar fi antigen carbohidrat 19-9 (CA19-9), alfa-fetoproteina (AFP), antigen carcinoembrionar (CEA), carcinom antigen 125 (CA125), gonadotropina corionica umana (hCG), și antigen specific prostatic (PSA). Unii dintre biomarkerii cancerului care sunt detectați de sistemele de detectare bazate pe CNT sunt rezumate în tabelul 5.,
de Droguri și gene livrare de CNTs
Există multe bariere convenționale cu administrarea de chimioterapice, cum ar fi lipsa de selectivitate, toxicitate sistemică, de distribuție săraci printre celule, solubilitate limitată, incapacitatea de medicamente să treacă barierele celulare, și lipsa de proceduri clinice pentru depășirea multidrog rezistente (MDR) cancer ., Cercetătorii au introdus o gamă largă de diferite tipuri de sisteme de livrare de droguri pentru a depăși aceste probleme, cum ar fi polimeri, nanoparticule de siliciu, puncte cuantice, emulsii, dendrimeri, lipozomi, moleculară conjugate, și micelii . După cum sa menționat mai sus, CNTs au proprietăți unice, cum ar fi suprafața ultrahigh care le face ca potențial promițător pentru livrarea de medicamente, peptide și acizi nucleici (Tabelul 6)., Specifice de droguri sau de gene pot fi integrate pentru pereți și sfaturi de CNTs și să recunoască cancer-receptori specifici de pe suprafața celulei, prin aceste mijloace CNTs poate trece de mamifere membranei celulare prin endocitoză sau alte mecanisme și transporta medicamente terapeutice sau gene mai mult în condiții de siguranță și eficient în celulele care sunt inaccesibile anterior . Mai recent, cercetatorii au dezvoltat un roman și mai eficient SWNT pe baza tumorii-vizate de livrare de droguri de sistem (DDS) care constă din tumora-direcționare liganzi, medicamente impotriva cancerului, și SWNTs funcționalizate., Dacă acest sistem interacționează cu celulele canceroase, atunci poate induce endocitoza mediată de receptor prin recunoașterea receptorilor specifici cancerului pe suprafața celulelor canceroase și astfel eliberează în mod eficient și specific agenți chimioterapeutici.