碳纳米管的生物相容性_齐宁宁
碳基纳米材料的生物医药应用研究
碳基纳米材料的生物医药应用研究纳米材料的发展在各个领域都有着广泛的应用，包括了医疗、能源、材料等等，其中碳基纳米材料因其结构独特、功能多样等特点，在生物医药领域的应用研究逐渐展开，并取得了一些初步的进展。
一、碳基纳米材料的定义和分类碳基纳米材料具有碳元素的主体结构，通常而言，按其纤维形态、大分子形态或结构状态进行分类，可分为纳米管（CNTs）、纳米片（CNFs、Graphene）、纳米球（fullerenes）、碳黑（CBs）等。
根据材料的性质，在此分别介绍各类纳米材料的生物医药应用研究。
二、碳纳米管的生物医药应用研究碳纳米管（CNTs）自2001年被引入生物医药领域后，逐渐成为有广泛应用的新型生物医药材料。
CNTs以其高比表面积、生物相容性及力学特性等，被用于生物传感器、药物传递、细胞成像等领域。
在药物传递领域，CNTs材料因其高载药量、生物活性分子的固定，使药物能够更精确地针对治疗目标物，从而实现个性化治疗。
此外，CNTs也能够通过细胞膜和微管道等途径实现药物的有效穿透，提高药物的吸收率和生物利用率。
在生物传感器领域，CNTs的高比表面积和宽带吸收的特点让它成为了一种极好的传感器材料。
CNTs可用作多种荧光探针，如DNA传感器、金属离子传感器和 pH传感器等，甚至可以用于身体成分的监测等。
三、碳纳米片的生物医药应用研究碳纳米片（Graphene）是一个环状的碳原子团和它们的正/负离子形成的一层平面结构，厚度只有单层分子的1/8，但具有很高的比表面积和质量比。
由于其出色的性能，近年来成为了治疗癌症、药物传递、细胞成像等领域的研究热点之一。
在癌症治疗中，由于Graphene材料的高质量和特殊的物理化学性质，它可以通过多种方式降低患者的体内药物浓度、消除肿瘤细胞、加速药物的传递等。
此外，Graphene还可以通过其高载药量，将药物与肿瘤细胞之间的作用进行加强，使得患者体内的药物更加精准地击杀和清除肿瘤细胞。
碳纳米管原理
碳纳米管原理
碳纳米管是一种由碳原子排列成的纳米级管状结构，具有极其
优异的物理、化学和机械性能，因此在纳米科技领域具有广泛的应
用前景。
碳纳米管的独特性质源于其特殊的结构和原理。
首先，碳纳米管的结构可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。
单壁碳纳米管由一个层层卷曲的碳原子构成，呈现出单层管状结构；而多壁碳纳米管则由数个同心圆的单壁碳纳米管套在一起构成，呈
现出多层管状结构。
这种特殊的结构赋予了碳纳米管许多独特的性质。
其次，碳纳米管具有优异的导电性和热导性。
由于碳原子的特
殊排列方式，碳纳米管表现出了比铜还要优异的导电性和热导性，
使其成为一种理想的导电材料。
这种性质使得碳纳米管在电子器件、传感器、储能材料等领域有着广泛的应用。
另外，碳纳米管还具有优异的机械性能。
由于碳纳米管的结构
十分坚固，其具有出色的抗拉伸和抗压性能，同时还具有轻质的特点。
这使得碳纳米管在材料加固、纳米机械装置等领域具有广泛的
应用前景。
此外，碳纳米管还表现出优异的化学稳定性和生物相容性。
这使得碳纳米管在生物医学领域有着广泛的应用前景，如药物输送、生物成像、组织工程等方面。
总的来说，碳纳米管凭借其独特的结构和优异的性能，成为了纳米科技领域的热门研究对象，其在材料、电子、医学等领域都有着广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，相信碳纳米管的应用领域将会越来越广泛，为人类社会带来更多的惊喜和便利。
羟基化多壁碳纳米管
羟基化多壁碳纳米管随着科技的进步和人类对材料性质的深入研究，碳纳米管(CNTs)被越来越广泛地应用于各个领域。
碳纳米管具有很高的强度、导电性、导热性和化学稳定性，因此在电子学、化学、材料学、医学和能源等领域都有着广泛的应用。
然而，碳纳米管的应用过程中还存在一些问题，例如，由于其表面的亲疏水性质以及化学反应的限制，使得其在水中的分散性较差，不能充分发挥其性能。
为了解决这个问题，科学家们在碳纳米管表面引入羟基(-OH)基团，使其具有亲水性，从而提高了其分散性和可溶性。
这种处理过的碳纳米管被称为羟基化多壁碳纳米管(OH-MWCNTs)。
在本文中，我们将讨论羟基化多壁碳纳米管的制备方法、性质和应用。
制备方法羟基化多壁碳纳米管的制备方法主要包括两步：第一步是氧化，将碳纳米管表面上的羰基(-COOH)基团引入，这可以通过在硝酸和浓硫酸混合物中进行氧化来实现。
第二步是还原，将羰基还原为羟基，这可以通过使用水合肼或亚磷酸还原剂来实现。
此外，还有一些其他的制备方法，例如，利用超声波或高温等条件将羟基化剂或化学还原剂与碳纳米管混合，使其表面羟基化。
这些方法都可以有效地将羟基引入碳纳米管表面，从而改善其亲水性和分散性。
性质羟基化多壁碳纳米管的性质主要包括其表面性质和物理性质。
表面性质包括亲水性、分散性和化学反应性。
亲水性是指羟基化后，碳纳米管表面的水接触角变小，表现出更好的亲水性。
分散性是指羟基化后，碳纳米管能够更好地分散在水中，不会聚集在一起。
化学反应性是指羟基化后，碳纳米管表面的化学反应性增强，可以与其他化合物发生反应，从而扩展其应用范围。
物理性质包括电学性质、热学性质和力学性质。
电学性质是指羟基化后，碳纳米管的电导率和电容率都有所改善，更适合用于电子学领域。
热学性质是指羟基化后，碳纳米管的导热性能增强，更适合用于热管理领域。
力学性质是指羟基化后，碳纳米管的强度和硬度都有所提高，更适合用于材料学领域。
应用羟基化多壁碳纳米管的应用范围非常广泛，其中包括电子学、化学、材料学、医学和能源等领域。
氨基碳纳米管
氨基碳纳米管
氨基碳纳米管是一种碳纳米管的变种，其表面被氨基（NH2）官能团修饰。
碳纳米管是碳原子按照特定的方式排列形成的管状结构，具有优异的导电性、热导性和机械性能。
氨基碳纳米管通过引入氨基官能团，使其表面具有亲水性，同时也赋予了更多的化学活性和功能化的可能性。
以下是氨基碳纳米管的一些特性和应用：
1.表面官能团：氨基碳纳米管的表面含有氨基官能团，这使得其在生物学和化学领域中更具有吸附性和反应性，可以用于吸附和催化等应用。
2.生物医学应用：氨基碳纳米管在生物医学领域有广泛的应用，例如作为药物载体，用于传递药物到特定的细胞或组织。
其表面官能团的引入也增加了生物相容性。
3.传感器应用：由于碳纳米管的导电性，氨基碳纳米管可以用于制造高灵敏的传感器，例如气体传感器、生物传感器等。
4.催化剂载体：氨基碳纳米管可以作为催化剂的良好载体，通过调控官能团的种类和数量，可以实现对催化性能的精确调控。
5.纳米材料复合体：氨基碳纳米管还可以与其他纳米材料组合，形成复合材料，用于改善材料的性能，例如增强机械强度、导电性等。
碳纳米管技术在医疗领域的应用研究
碳纳米管技术在医疗领域的应用研究随着科技的不断发展，人类对于医疗领域的需求也越来越高。
碳纳米管技术作为一种新兴的技术，已经开始被广泛应用于医疗领域中。
一、碳纳米管基础知识碳纳米管是由碳原子按照一定的方式组成的空心管状结构。
它的壁厚度可以达到纳米级别，而其径线可以达到数百纳米。
碳纳米管的材料具有优异的力学、热力学和电学性能，同时还具有较强的生物相容性和生物分子识别特性。
二、碳纳米管在医疗领域的应用1. 用于药物输送碳纳米管可以用于药物的输送。
由于碳纳米管在生物内部的分子交互作用特殊，因此可以选择性地输送药物到患处，并控制药物的释放时间和速度。
这一技术可以减少药物对人体的副作用，提高药物治疗效果。
2. 用于肿瘤治疗碳纳米管可以被用于肿瘤治疗。
由于碳纳米管可以在肿瘤细胞表面寻找到靶标并识别它们，因此可以将药物直接输送到肿瘤细胞表面，从而发挥更高的治疗效果。
同时，碳纳米管的导热特性也可以被用来高效地杀死肿瘤细胞。
3. 用于成像技术碳纳米管具有较强的光学性能，可以被用于成像技术中。
由于碳纳米管在肿瘤细胞、组织和器官等部分具有较强的光吸收特性，因此可以被用于医学成像，从而实现对病变位置和范围的精准定位。
4. 其他医疗应用此外，碳纳米管还可以用于其他医疗领域的应用。
例如，可以用于人体组织修复、疾病诊断和治疗、生物传感器等。
三、碳纳米管技术的优势与一些传统的医学技术相比，碳纳米管技术具有一些独有的优势。
例如，碳纳米管可以单独或与其他药物、生物分子等复合使用，从而实现更加精准的治疗；碳纳米管还可以通过改变其表面化学结构，从而改变其在生物体内的代谢途径、药物释放速度等；碳纳米管在生物体内的分布和代谢途径也相对较为安全，因此具有较高的生物相容性。
四、碳纳米管技术的风险和挑战碳纳米管技术的应用，虽然具有较多的优点，但是也存在一些风险和挑战。
例如，碳纳米管可能会对生物体造成损伤，并且在代谢过程中会产生一些副产物，因此长期使用可能会对人体产生不良影响。
碳纳米管 羧基和羟基
碳纳米管、羧基和羟基一、碳纳米管简介碳纳米管，作为一种由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝、空心圆柱状结构，其发现可追溯到20世纪90年代初。
由于具有优异的力学性能、电学性能和化学稳定性等特性，碳纳米管被视为未来材料科学的重要支柱之一。
随着科技的不断进步，碳纳米管在众多领域的应用前景愈发广阔。
二、羧基在碳纳米管中的作用羧基是一种常见的有机官能团，具有酸性。
在碳纳米管的结构中引入羧基，可以显著改变其性质。
一方面，羧基能够增强碳纳米管的亲水性，使其更容易在水中分散或与其他水溶性分子结合。
这为碳纳米管在水处理、生物医学和电化学等领域的应用提供了便利。
另一方面，羧基的引入还可以影响碳纳米管的电学和力学性能，为其在高性能复合材料、传感器和能量存储与转换系统中的应用创造了条件。
三、羟基对碳纳米管的影响羟基是一种含氧的官能团，具有极性。
羟基的引入同样会对碳纳米管的性质产生显著影响。
首先，与羧基类似，羟基可以增强碳纳米管的亲水性，促进其在极性溶剂中的溶解与分散。
此外，羟基的极性使其成为一种优良的界面活性剂，有助于改善碳纳米管与其他材料间的界面结合力。
羟基还可以通过影响碳纳米管的电子结构和化学活性，进而对其电导率、光学性能以及化学反应活性产生重要影响。
四、碳纳米管在羧基和羟基作用下的应用前景1.生物医学应用：由于羧基和羟基增强了碳纳米管的生物相容性，使得它们在药物输送、组织工程和生物成像等领域具有广泛应用前景。
通过精确调控羧基和羟基的数量与分布，可以实现对药物释放行为的精细调控，实现靶向治疗并降低副作用。
此外，基于羧基和羟基改性的碳纳米管还可用于构建生物传感器和生物电极，以监测生命过程中的各种生理参数。
2.能源与环境应用：在能源存储与转换领域，羧基和羟基改性的碳纳米管可被用作高性能电极材料，如锂离子电池和超级电容器。
其独特的结构和电学性能为提高能源设备的能量密度和循环稳定性提供了可能。
在环境治理方面，这些材料可用于水处理过程中的重金属离子吸附和有机染料的光催化降解，有助于实现绿色、可持续的废水处理。
碳纳米管材料的结构与性能研究
碳纳米管材料的结构与性能研究碳纳米管是一种举世瞩目的新型材料，它被广泛地应用于电子、光学、能源、生物等领域。
其独特的结构和优异的性能，使得碳纳米管在诸多领域都具有重要的应用前景。
然而，碳纳米管的结构和性能之间的关系研究仍然是一个重要的科学问题，对于更好地理解碳纳米管的结构和性能之间的联系，提高其应用性能，建立更加稳健的碳纳米管制备和加工技术，都具有重要的意义。
1. 碳纳米管的结构碳纳米管是由一个或多个同心的、相互满足石墨烯单层卷曲构成的空心圆柱体结构。
碳纳米管的结构可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种。
它们的结构差异在于，单壁碳纳米管是由一层石墨烯片卷成的，多壁碳纳米管则是有两个或多个石墨烯片卷成的空心结构。
此外，碳纳米管的结构还可以根据其卷曲方式而分为不同的类型。
例如，碳纳米管可以是“单壁、手性、半导体”，也可以是“多壁、金属、尖锐”的结构。
不同的卷曲方式决定了碳纳米管的性质和应用。
2. 碳纳米管的性能碳纳米管具有许多出色的性能，使其在材料科学领域备受青睐。
其中最突出的性能是其极高的机械强度和弹性。
研究表明，碳纳米管的强度可以达到素材强度的100倍以上，其刚度和韧性也都远远超过了钢铁。
此外，碳纳米管还具有热稳定性、热导率和电导率等出色的物理性能。
3. 碳纳米管的制备方法碳纳米管的制备方法一直是研究者们关注的焦点。
目前，制备碳纳米管的方法可以分为物理制备法和化学制备法两种。
其中物理制备法主要包括电弧放电法、激光剥离法等；化学制备法则包括水热合成法、氧化图纸还原法等。
不同制备方法有其独特的优点和缺点，需要在实践中不断优化与改进。
4. 碳纳米管的应用碳纳米管由于其众多出色的物理和化学性质，目前已经应用于诸多领域。
例如，在工程和制造领域，碳纳米管被用于制造强度更高的轻质材料、增强橡胶和塑料、高性能焊接电极等。
在电子领域，碳纳米管也可以作为超级电容器、导电墨水、纳米场效应管等新型电子元器件。
在生物领域，碳纳米管可以用于细胞治疗、纳米探针以及抗肿瘤药物的封装等。
碳纳米管的生长机理及应用探究
碳纳米管的生长机理及应用探究碳纳米管是目前最具开发应用前景的新型材料之一，具有高强度、高导电性、高热稳定性等突出特性，被广泛应用于电子、催化、储氢、生物医学等领域。
本文将从碳纳米管的生长机理及应用探究两个方面着手，分析其研究现状和未来发展趋势，以期为相关研究提供参考和启示。
一、碳纳米管的生长机理碳纳米管的生长机理，是一个十分复杂的过程，涉及许多物理、化学、材料学等知识。
基本上，碳纳米管的生长可以分为两大类：热解法和化学气相沉积法。
（一）热解法热解法是将石墨、金属、碳酸钠或有机物等为原料，在比较高温度下进行热解或爆炸，先生成含碳中间体，然后其再高温条件下在纳米尺寸的金属催化剂表面生长至其具有一定长度之后形成碳纳米管。
这种方法的原料和工艺条件对碳纳米管质量有很大的影响，生长出的碳纳米管的性能表现也会不同。
（二）化学气相沉积法化学气相沉积法是指在一定的反应条件下，使气体原料在金属催化剂表面上形成碳纳米管的一种方法，这个过程主要是碳原子在催化剂表面上通过热解方法被沉积出来，然后由于一个碳原子吸引4个相邻的碳原子，形成碳结构的过程。
这两种方法的生长原理虽然不同，但都有相同的特点：碳纳米管是借助催化剂直接在其表面上生长而成，催化剂的选择、原料相对浓度、反应温度、压力和时间等因素对催化剂表面的碳硅化物中间体和纳米碳管的形成具有很大影响。
二、碳纳米管的应用探究随着碳纳米管的研究不断深入，其应用前景也日益广泛。
目前，碳纳米管在电子、催化、储能、生物医学等领域的应用越来越受到人们的关注。
（一）电子领域应用碳纳米管的电子输运特性常被用于制作纳米电路、电场发射器、场效应管和电化学电极等器件中，具有广阔的应用前景。
与传统的Si电子器件相比，碳纳米管具有与之媲美的电子输运特性、更高的热导率和机械强度，能够将电子器件的性能从微观入手进行提升。
（二）催化领域应用碳纳米管在催化领域也有着广阔的应用前景。
目前，一些重要化学反应如氢气化反应、氧还原反应、脱氢氧化反应、同核交换反应等均有碳纳米管的应用，其应用范围可谓是十分广泛。
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碳纳米管的生物相容性齐宁宁,杜丽娜,金义光(军事医学科学院放射与辐射医学研究所,北京 100850)摘要:碳纳米管(CNT )是一种非常有序、高纵横比的碳同素异形体,包括单壁碳纳米管(S WCNT )和多壁碳纳米管(MWCNT )。
它的特性使其在生物医学领域得到广泛应用,包括生物传感器、药物和疫苗传递,以及特殊生物材料的制备。
本文总结了现有碳生物材料性能,概述了纳米毒理学研究内容,探讨了CNT 细胞毒性和生物相容性。
关键词:碳纳米管;生物相互作用;细胞毒性中图分类号:R94 文献标识码:A 文章编号:100120971(2007)022******* 收稿日期:2006210220 作者简介:齐宁宁,女,在读硕士研究生,研究方向:药物新剂型与新技术。
Tel:010*********,E 2mail:ningning_qi@1631com1 引言碳纳米管(carbon nanotubes,CNT )是一种独特的一维大分子。
单壁碳纳米管(S WCNT )由单层石墨(直径014～2n m )构成,而多壁碳纳米管(MWCNT )由直径2～100n m 的多个同心石墨圆柱体组成。
它们抗张强度高,质量极轻,热和化学稳定性很高,并有金属导体和半导体电学性质。
生物医学材料和设备是CNT 研究的一个主要领域,包括生物传感器、药物和疫苗运输载体,以及新型生物材料。
CNT 作为现有聚合物材料的纳米填充剂,可显著提高机械性能,并能形成高度各向异性纳米复合物。
CNT 用于现有和新型生物医学设备前,应全面考察其毒性和生物相容性。
生物相容性是指材料在发挥作用时只引起宿主的适度反应。
热解碳用于生物医学移植和涂层材料已几十年,特别是在心瓣膜修复术方面。
早期研究表明热解碳心瓣膜血液相容性良好,可很好粘附于内皮细胞,对血小板的粘附和活化作用很小。
然而一项有420名患者参与的临床研究发现,热解碳涂层支架的效果并不比传统高级不锈钢支架好。
类钻石碳(DLC )早期体外生物相容性研究表明对巨噬细胞无炎性反应,也未观察到对成纤维细胞和成骨细胞的毒性。
几项有关DLC 涂层的体内实验表明,DLC 涂布的不锈钢金属植入棒对绵羊骨和肌肉组织无副作用。
微粒毒理学研究组织(肺、消化道或皮肤)暴露于微粒环境中的不良反应。
纳米毒理学产生于对纳米粒子和纤维毒理学评价的迫切需要,可定义为研究工程纳米机械和纳米结构与活生物体相互作用的科学。
普遍认为有3个因素决定粒子是否造成伤害,包括(1)粒子表面积/质量比:表面积大使粒子与细胞膜接触面大,吸收和转运毒性物质可能性大;(2)粒子滞留时间:与细胞膜接触时间越长,损伤概率越大;(3)粒子所含化学物质的反应性及固有毒性。
纤维材料与粒子的病理学表现不同,特别是呼吸道暴露远比其他摄入方式更易致病。
3个主要特点决定吸入性纤维致病,包括(1)纤维尺寸:决定可吸入性(穿透进入肺中心腺泡区的能力);(2)生物滞留性:是特长纤维毒理的关键因素,它们通常不易被巨噬细胞吞噬;(3)反应性或固有毒性:同粒子一样,纤维毒性也主要取决于其化学成分毒性。
2 碳纳米管的毒性围绕CNT 材料应用的热点问题之一是对参与其生产和处理的工人的未知影响。
本节将详细介绍肺毒性、皮肤刺激和细胞毒性方面的研究。
211 肺毒性尽管CNT 没有肺毒性前兆,但最近组织学研究发现有肺部炎症和肉芽肿形成。
2001年Huczko 等最早考察了未纯化CNT 对豚鼠肺功能的影响。
将25mg CNT 的015mL 盐溶液给豚鼠气管滴注,对照组接受25mg 不含CNT 的炭黑。
滴注4周后用非侵入法考察肺功能。
非侵入法和支气管肺泡灌洗测试均显示受试组与对照组无差别。
结论是在含有CNT 的炭黑环境中工作,可能不存在任何健康威胁。
La m等考察了3批S WCNT的肺毒性(包括铁催化H iPco合成的未纯化和纯化样品,以及电弧放电合成的含镍未纯化S WCNT),并与炭黑和石英粒子对照。
用分散于50μL小鼠血清中的0,011,015 mg样品对小鼠气管滴注,在第7或90天处死,组织学检查,其中金属性杂质影响可忽略。
3批S WCNT 产品均导致以间歇性肉芽肿为特征的剂量依赖型肺损伤。
尽管含镍S WCNT致死率较高,但CNT的存在导致了肉芽肿形成。
该研究还表明S WCNT毒性大于炭黑,含镍CNT比石英毒性大。
W arheit等通过气管滴注考察了大鼠的S WCNT 肺毒性。
将8周龄雄性大鼠给予1或5mg・kg-1未纯化S WCNT,石英(作为阳性对照),羰基铁粒子(作为阴性对照),石墨粒子(与S WCNT的镍/钴比例相同)和磷酸盐缓冲液。
滴注后24h、1周、1个月和3个月,受试大鼠用BAL流动标记、细胞增殖实验和组织病理学评价。
5mg・kg-1组致死率大约15%,但后又证明是上呼吸道机械阻塞引起的窒息所致,而不是S WCNT固有毒性原因。
细胞增殖和细胞毒性指数表明,暴露于S WCNT仅产生暂时性炎症,组织学检查证明一系列非剂量依赖性多点肉芽肿形成。
Huczko等将5种MWCNT由气管滴入豚鼠,90 d后用BAL标记、肺拮抗测定和组织学检查考察,得到肺毒性有力证据。
暴露时间是诱导肺病变的关键因素。
Muller考察了气管滴注MWCNT对大鼠肺功能的影响。
动物暴露于015,2,5mg的纯和细的MWCNT,60d检查发现剂量依赖性炎症和肉芽肿形成,且炎症不是暂时的,而是持续了60d。
MWCNT 和细MWCNT比炭黑更易引起炎症,但弱于石棉纤维。
Shvedova等考察了小鼠咽部吸入S WCNT的影响,发现S WCNT暴露(10,20,40μg/只动物)1～3d 后炎症标记物呈剂量依赖性增加,且在60d后肉芽肿形成,渐进性间隙纤维化,肺泡壁增厚。
咽部吸入(将50μL S WCNT液滴放在舌后至雾化)会形成两种形态粒子。
一种是压缩的S WCNT聚集体(直径>500n m)在沉积部位形成急性炎症和肉芽肿;另一种分散的S WCNT结构(直径<50nm)在远离沉积部位处产生弥散性间歇纤维化和肺泡壁增厚,但没有持续局部炎症。
分散的气溶胶状S WCNT造成纤维化的结果表明,S WCNT暴露会对工人健康带来显著危险。
212 皮肤刺激目前关于CNT皮肤刺激性的研究十分有限。
有40名过敏体质的志愿者暴露于试验贴剂(浸满未纯化CNT水混悬液的滤纸)96h;4只大耳白家兔用未纯化CNT水混悬液进行改良D raize家兔眼实验,暴露72h。
与烟灰对照组相比,两项实验都没有刺激性。
结论是处理这些碳纳米材料无需特殊防护。
213 碳纳米管细胞毒性Shvedova等考察了未纯化CNT对永生化人表皮角质细胞(HaCaT)的影响,后者在含未纯化CNT (60～240mg・L-1)的介质中培养18h。
接触S WCNT导致氧化应激加速、细胞活力丧失和细胞结构形态改变。
这些结果由未纯化S WCNT中高水平铁催化剂引起。
另一项研究发现,MWCNT诱导人表皮角化细胞(HEK)产生刺激反应。
纯化MWCNT (100～400mg・L-1)和HEK共培养48h后发现,前者分布在细胞内,引起前炎症细胞因子(I L28)释放,细胞活力也随时间和剂量减小。
Muller等用S D 大鼠腹腔巨噬细胞与含纯化和纯化细MWCNT的介质(20,50,100mg・L-1)共培养24h,发现细MWCNT诱导剂量依赖细胞毒和T NF2α上调的能力与石棉和炭黑相近,而未磨细MWCNT此效应明显低。
J ia等考察了不同碳纳米材料对肺泡巨噬细胞的毒性。
将肺泡巨噬细胞给予S WCNT,MWCNT和C60fullerenes6h,S WCNT引起最大的细胞毒性反应,虽然S WCNT和MWCNT都能减弱细胞活力和吞噬功能。
令人困惑的是S WCNT及MWCNT与阳性对照组石英比较,对细胞活力的负面影响更大。
Cui 等发现S WCNT通过诱导凋亡和降低细胞粘附力对人胚胎肾细胞(HEK293)产生抑制。
Ta mura等简单考察了纯化CNT对人中性粒细胞的毒性,发现纯化CNT与细胞接触1h后明显提高了超氧阴离子和T NF2α水平,同时细胞活力明显降低。
3 碳纳米管的生物相容性本节详细论述了CNT类材料与神经细胞、成骨细胞、成纤维细胞、抗体与免疫系统、离子通道及细胞膜之间的相互作用。
311 与神经细胞的作用CNT独特的电学性质促进了CNT在神经应用(尤其神经突增长)方面的生物相容性研究。
McK2 enzie等研究了改变碳纳米纤维(CNF)直径和表面能对星形胶质细胞增殖和功能的影响,发现星形胶质细胞易于在大直径和高表面能CNF上粘附和增殖。
直径<100n m的CNF由于能减少神经瘢痕组织形成,有神经应用潜力。
W ebster等考察了一系列聚氨酯(P U)/CNF纳米复合物与星形胶质细胞的相互作用。
神经细胞接种实验表明,提高纳米复合物中CNF载量,能降低星形胶质细胞粘附性,延缓大鼠嗜铬细胞瘤细胞的神经突增长。
312 与成骨细胞的作用Elias等将成骨细胞接种到4种紧密型CNF上,考察增殖和功能,发现纳米级CNF促进细胞增殖。
与大于100n m的CNF比较,小粒径CNF增加了碱性磷酸酶活性、细胞内蛋白合成和细胞外钙沉积。
Price等发现与大粒径CNF相比,纳米级CNF可促进成骨细胞粘附,而成纤维细胞、软骨细胞和平滑肌细胞在高能CNF上粘附性降低,且不受粒径影响。
增加CNF在P U/CNF纳米复合材料中的浓度可增强成骨细胞粘附,减少成纤维细胞粘附。
CNF没有显示任何细胞毒性,可作为整形外科材料。
Sup r o2 nowicz等制备了导电聚乳酸(P LA)/MWCNT(分别含10%,15%和20%w/w MWCNT)纳米复合物。
成骨细胞接种到其表面上然后电流交互刺激,对照样品(P LA/MWCNT纳米膜)没有电流刺激。
结果表明与对照组相比,成骨细胞增殖和细胞外钙在纳米复合物上沉积均增加。
313 碳纳米管的纳米结构表面Correa2Duarte等研究了受控MWCNT表面结构对L929小鼠成纤维细胞粘附性和增殖的影响,发现细胞表面形态依赖于阵列MWCNT的长度而呈蜂巢状多边形或金字塔状。
小鼠成纤维细胞被接种到不同表面上培养7d。
1d后SE M显示仍呈独立细胞态,7d后细胞层连续,均未发现细胞毒性。
受控CNT表面结构被用于中国仓鼠卵巢(CHO)细胞的非遗传基因修饰,CHO细胞在直立排列碳纳米纤维(VACNF)上通过离心和挤压被刺穿,未发现细胞毒反应,结论是试图通过与CNT接触获得质粒DNA 的细胞可能已经在此过程中被足够破坏而死亡。
314 抗体相互作用一项2001年的研究考察了C60特异性单克隆抗体与S WCNT的结合,表明抗体可结合到水性S WCNT束上。