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 Gene switch may repair DNA and prevent cancer
12.02.2016 | Institute for Integrated Cell-Material Sciences at Kyoto University

nachricht New method opens crystal clear views of biomolecules
11.02.2016 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

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

Im Focus: Gravitationswellen 100 Jahre nach Einsteins Vorhersage entdeckt

LIGO öffnet mit der Beobachtung kollidierender schwarzer Löcher ein neues Fenster zum Universum / Entscheidende Beiträge von Forschern der Max-Planck-Gesellschaft und der Leibniz Universität Hannover

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler Kräuselungen der Raumzeit, sogenannte Gravitationswellen, beobachtet, die – ausgelöst von einem Großereignis im fernen...

Im Focus: Messkampagne POLSTRACC: Starker Ozonabbau über der Arktis möglich

Die arktische Stratosphäre war in diesem Winter bisher außergewöhnlich kalt, damit sind alle Voraussetzungen für das Auftreten eines starken Ozonabbaus in den nächsten Wochen gegeben. Diesen Schluss legen erste Ergebnisse der vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordinierten Messkampagne POLSTRACC nahe, die seit Ende 2015 in der Arktis läuft. Eine wesentliche Rolle spielen dabei vertikal ausgedehnte polare Stratosphärenwolken, die zuletzt weite Bereiche der Arktis bedeckten: An ihrer Oberfläche finden chemische Reaktionen statt, welche den Ozonabbau beschleunigen. Diese Wolken haben die Klimaforscher nun ungewöhnlicherweise bis in den untersten Bereich der Stratosphäre beobachtet.

„Weite Bereiche der Arktis waren über einen Zeitraum von mehreren Wochen von polaren Stratosphärenwolken zwischen etwa 14 und 26 Kilometern Höhe bedeckt –...

Im Focus: AIDS-Impfstoffproduktion in Algen

Pflanzen und Mikroorganismen werden vielfältig zur Medikamentenproduktion genutzt. Die Produktion solcher Biopharmazeutika in Pflanzen nennt man auch „Molecular Pharming“. Sie ist ein stetig wachsendes Feld der Pflanzenbiotechnologie. Hauptorganismen sind vor allem Hefe und Nutzpflanzen, wie Mais und Kartoffel – Pflanzen mit einem hohen Pflege- und Platzbedarf. Forscher um Prof. Ralph Bock am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam wollen mit Hilfe von Algen ein ressourcenschonenderes System für die Herstellung von Medikamenten und Impfstoffen verfügbar machen. Die Praxistauglichkeit untersuchten sie an einem potentiellen AIDS-Impfstoff.

Die Produktion von Arzneimitteln in Pflanzen und Mikroorganismen ist nicht neu. Bereits 1982 gelang es, durch den Einsatz gentechnischer Methoden, Bakterien so...

Im Focus: Einzeller mit Durchblick: Wie Bakterien „sehen“

Ein 300 Jahre altes Rätsel der Biologie ist geknackt. Wie eine internationale Forschergruppe aus Deutschland, Großbritannien und Portugal herausgefunden hat, nutzen Cyanobakterien – weltweit vorkommende mikroskopisch kleine Einzeller – das Funktionsprinzip des Linsenauges, um Licht wahrzunehmen und sich darauf zuzubewegen. Der Schlüssel zu des Rätsels Lösung war eine Idee aus Karlsruhe: Jan Gerrit Korvink, Professor am KIT und Leiter des Instituts für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT, nutzte Siliziumplatten und UV-Licht, um den Brechungsindex der Einzeller zu messen.

 

Im Focus: Production of an AIDS vaccine in algae

Today, plants and microorganisms are heavily used for the production of medicinal products. The production of biopharmaceuticals in plants, also referred to as “Molecular Pharming”, represents a continuously growing field of plant biotechnology. Preferred host organisms include yeast and crop plants, such as maize and potato – plants with high demands. With the help of a special algal strain, the research team of Prof. Ralph Bock at the Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology in Potsdam strives to develop a more efficient and resource-saving system for the production of medicines and vaccines. They tested its practicality by synthesizing a component of a potential AIDS vaccine.

The use of plants and microorganisms to produce pharmaceuticals is nothing new. In 1982, bacteria were genetically modified to produce human insulin, a drug...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

SUMA-Kongress 2016 – Die offene Web-Gesellschaft 4.0

12.02.2016 | Veranstaltungen

Career Center deutscher Hochschulen tagen an der Europa-Universität Viadrina

12.02.2016 | Veranstaltungen

Frauen in der digitalen Arbeitswelt: Gestaltung für die IT-Branche und das Ingenieurswesen

11.02.2016 | Veranstaltungen

 
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ultraschnelle Kontrolle von Spinströmen durch Laserlicht

12.02.2016 | Physik Astronomie

SCHOTT stellt auf der Photonics West zukunftsweisende Lösungen für die Optik vor

12.02.2016 | Messenachrichten

Große Sauerstoffquellen im Erdinneren

12.02.2016 | Geowissenschaften