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 Cancer diagnosis: no more needles?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Less is more? Gene switch for healthy aging found
25.05.2018 | Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI)

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

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

Im Focus: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics