Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

It All Depends on the Length

21.01.2013
Chemical functionalization of ‘toxic’ long carbon nanotubes reduces their effective length and alleviates asbestos-like pathogenicity

Carbon nanotubes resemble asbestos fibers in their form. Unfortunately, long, pure nanotubes also seem to have asbestos-like pathogenicity.



In the journal Angewandte Chemie, a European research team has now reported that chemical modifications, for example with tri(ethylene glycol), can alleviate this problem if the modification makes their surface more water-friendly and reduces the effective length of the tubes.

Due to their unique physical, chemical, and electronic properties, carbon nanotubes have become one of the most popular nanomaterials. They are used in electronics, for reinforcing plastics, and in biomedicine as nanotransporters to carry drugs into cells. For many of these applications, particularly in the area of biology, it is necessary to chemically alter the tubes by attaching molecules to their surfaces.

However, the industrial production of carbon nanotubes could bring health risks with it. Studies have shown that multi-walled nanotubes that are more than 20 µm long act like asbestos fibers, causing inflammation followed by granulomas—inflammation-induced knotlike tissue growths. This occurs because the macrophages of our immune system cannot absorb and remove the long fibers. Shorter nanotubes and those with certain surface modifications have now been shown to alleviate toxicity.

A team led by Maurizio Prato, Alberto Bianco, and Kostas Kostarelos wanted to determine what role the chemical modifications have in resolving the toxic risk from the tubes. The scientists from University College London (UK), the CNRS in Strasbourg (France), and the University of Trieste (Italy) attached either hydrocarbon chains or tri(ethylene glycol) chains as side-groups on multi-walled carbon nanotubes and compared their effects to those of unmodified tubes. The results show that the unmodified nanotubes and those with hydrocarbon chains lead to asbestos-like inflammation and granulomas in mice.

However, the carbon nanotubes with tri(ethylene glycol) chains do not.
The difference seems to be a question of aggregation/disaggregation that influences the length of the bundles: As shown by images from transmission electron and atomic force microscopies, the effective length of the tubes is reduced during the reaction that introduces the tri(ethylene glycol) chains.

The researchers believe that the modification with the tri(ethylene glycol) chain breaks apart the tubes from each other so that they interact in the body as shorter, much more hydrophilic individual fibers, whereas both the unmodified tubes and those with apolar hydrocarbons on their surfaces interact with tissue as longer bundles of individual nanotubes.

The researchers conclude that only those modifications that lead to a disentangling of the bundles can alleviate the toxicological problems.

About the Author
Alberto Bianco is Research Director at the French National Center for Scientific Research (CNRS). His research interests focus on the design and development of chemically functionalized carbon nanomaterials for biomedical applications.

Author: Alberto Bianco, CNRS, Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Strasbourg (France), mailto:a.bianco@ibmc-cnrs.unistra.fr

Title: Asbestos-like Pathogenicity of Long Carbon Nanotubes Can be Alleviated by Chemical Functionalization

Angewandte Chemie International Edition, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/anie.201207664

Alberto Bianco | Angewandte Chemie
Further information:
http://pressroom.angewandte.org

More articles from Life Sciences:

nachricht How to become a T follicular helper cell
31.07.2015 | La Jolla Institute for Allergy and Immunology

nachricht Heating and cooling with light leads to ultrafast DNA diagnostics
31.07.2015 | University of California - Berkeley

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Gefangen in Ruhelosigkeit

Mit ultrakalten Atomen lässt sich ein neuer Materiezustand beobachten, in dem das System nicht ins thermische Gleichgewicht kommt.

Was passiert, wenn man kaltes und heißes Wasser mischt? Nach einer Weile ist das Wasser lauwarm – das System hat ein neues thermisches Gleichgewicht erreicht....

Im Focus: Quantum Matter Stuck in Unrest

Using ultracold atoms trapped in light crystals, scientists from the MPQ, LMU, and the Weizmann Institute observe a novel state of matter that never thermalizes.

What happens if one mixes cold and hot water? After some initial dynamics, one is left with lukewarm water—the system has thermalized to a new thermal...

Im Focus: Superschneller Wellenritt im Kristall: Elektronik auf Zeitskala einzelner Lichtschwingungen möglich

Physikern der Universitäten Regensburg und Marburg ist es gelungen, die von einem starken Lichtfeld getriebene Bewegung von Elektronen in einem Halbleiter in extremer Zeitlupe zu beobachten. Dabei konnten sie ein grundlegend neues Quantenphänomen entschlüsseln. Die Ergebnisse der Wissenschaftler sind jetzt in der renommierten Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht worden (DOI: 10.1038/nature14652).

Die rasante Entwicklung in der Elektronik mit Taktraten bis in den Gigahertz-Bereich hat unser Alltagsleben revolutioniert. Sie stellt jedoch auch Forscher...

Im Focus: On the crest of the wave: Electronics on a time scale shorter than a cycle of light

Physicists from Regensburg and Marburg, Germany have succeeded in taking a slow-motion movie of speeding electrons in a solid driven by a strong light wave. In the process, they have unraveled a novel quantum phenomenon, which will be reported in the forthcoming edition of Nature.

The advent of ever faster electronics featuring clock rates up to the multiple-gigahertz range has revolutionized our day-to-day life. Researchers and...

Im Focus: Erster Nachweis von Lithium in einem explodierenden Stern

Erstmals konnte das chemische Element Lithium in der ausgestoßenen Materie einer Nova nachgewiesen werden. Beobachtungen von Nova Centauri 2013 mit Teleskopen des La Silla-Observatoriums der ESO und in der Nähe von Santiago de Chile helfen bei der Aufklärung des Rätsels, warum so viele junge Sterne mehr von diesem Element enthalten als erwartet. Diese Entdeckung liefert ein seit langem fehlendes Teil im Puzzle der chemischen Entwicklungsgeschichte unserer Galaxie und ist ein großer Fortschritt für das Verständnis des Mischungsverhältnisses der chemischen Elemente in den Sternen unserer Milchstraße.

Das leichte chemische Element Lithium ist eines der wenigen Elemente, das nach unserer Modellvorstellung auch beim Urknall vor 13,8 Milliarden Jahren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Türme und Maste aus Stahl – Neues aus Forschung und Anwendung

31.07.2015 | Veranstaltungen

Tagung „Brandschutz im Tank- und Gefahrgutlager“ am 16. November 2015 im Essener Haus der Technik stellt praktische Lösungen vor

30.07.2015 | Veranstaltungen

12. BMBF-Forum für Nachhaltigkeit: Green Economy, Energiewende und die Zukunft der Städte

30.07.2015 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wiederaufladbare Batterien machen sich breit

31.07.2015 | Seminare Workshops

Alles zur Kryotechnik: HDT bietet Seminar zum „Kryostatbau“ an

31.07.2015 | Seminare Workshops

Erster Zug von Siemens für Thameslink‑Strecke in UK angekommen

31.07.2015 | Verkehr Logistik