Proiect PERFORM – POSDRU1591.5S138963 [602025]

Proiect PERFORM – POSDRU/159/1.5/S/138963
Dezvoltarea resurselor umane din cercetarea doctorală și postdoctorală: motor al societății bazate pe cunoaștere

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI
Facultatea CHIMIE APLICATĂ ȘI ȘTIINTA MATERIALELOR
Departamentul CHIMIE GENERALĂ

Nr. Decizie Senat _________ din ____________________

TEZĂ DE DOCTORAT

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații
medicale

Functionalization of multi -walled carbon nanotubes for medical applications

Autor: ing. Adriana DUMA (VOICULEȚ)
Conducător de doctorat: prof. chim. Ioana DEMETRESCU

COMISIA DE DOCTORAT

Președinte de la
Conducător de doctorat de la
Referent de la
Referent de la
Referent de la

București

2015

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

2

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

3
CUPRINS

LISTĂ DE NOTAȚII ……………………………………………………………………………. ………….. ..7

INTRODUCERE …………………………………………………………………………………………….. …..10

Partea I – STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERII

CAPITOLUL 1

NANOSTRUCTURI DE CARBON ȘI PROPRIETĂȚILE
ACESTORA ……………………………………………………. ………………………… ………………. 13

1.1 SINTEZA NANOTUBURILOR DE CARBON CU PEREȚI
MULTIPLI…………………………………………………………………………… …..13
1.2 PROPRIETĂȚI ………………………………………………………………….. …….15

1.2.1 Proprietăți electrice …………………………………………………. ……..15
1.2.2 Proprietăți chimice ………………………………………… ………. ……… .16
1.2.3 Proprietăți mecanice ………………………………………………… ……..16
1.3 METODE DE OBȚINERE……………………………………………….. ………..17

1.3.1 Metoda depunerii chimice în stare de vapori …………………. …..17
1.3.2 Metoda descărcăr ii în arc electric ”arc -discharge” …….. ……..18
1.3.3 Metoda ablației laser …………………………………………………. ……18
1.4 METODA DE PURIFICARE ………………………………………………………19

1.4.1 Metoda chimică de purificare ……………………………………… ……19
1.4.2 Metoda fizică de purificare ………………………………………… ……19
1.4.3 Ultrasonicarea ……………………………………………………………. …20
1.4.4 Metoda combinată de purificare ………………………….. …….. ……20
1.5 FUNCȚIONALIZAREA MWCNTs ……………………………………………20

1.5.1 Funcționalizarea ce implica rearea de defecte …………………. ..21
1.5.2 Funcționalizarea non-covalentă ………….. …………………………. .21
1.5.3 Functionalizarea covalentă …………………………………………….. .21
1.5.4 Functionalizarea ”click chemistry” ………………………. ………… ..22
1.6 ÎNCAPSULAREA MEDICAMENTELOR ANTITUMORALE PE
SUPRAFAȚA MWCNTs………………………………………………………… …22

CAPITOLUL 2

NANOTEHNOLOGIE ÎN MEDICINĂ …………………… ……………. …………. ….23

2.1 MEDICAMENTE ANTITUMORALE ……………………… ……………… …23
2.2 NANOTOXICOLOGIE ……………………………………………………………. ..26
2.3 RISC ȘI AVANTAJE ÎN UTILIZAREA STRUCTURILOR NANO.. 27

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

4
CAPITOLUL 3

METODE DE CARACTERIZARE A
MWCNTs ………………………………… …………………………………………………………… ……………. ..30

3.1 SPECTROSCOPIE FT -IR……………………………………………………. …….30
3.2 MICROSCOPIE TEM ……………………………………………………………….. 31
3.3 CROMATOGRAFIE LICHIDĂ DE ÎNALTĂ PERFORMANȚĂ ……32
3.4 SPECTROSCOPIE RAMAN……………………………………………………… 32
3.5 SPECTROSCOPIE ICP -MS………………………………………………………. 33
3.6 POTENȚIAL ZETA…………………. ……………………………………………… .33

Partea a II -a – CONTRIBUȚII ORIGINALE

CAPITOLUL 4

MATERIALE ȘI METODE DE CARACTERIZARE ……………………. ……36

4.1 MATERIALE PRIME UZUALE ……………………………….. …………….. ..36
4.2 METODE DE CARACTERIZARE…………………………………… …….. ….36

OBIECTIVELE TEMEI DE CERCETARE ………………………………………….. ………39

CAPITOLUL 5

FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI ȘI INCAPSULAREA CISPLATINULUI ………….40

5.1 FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI CU GRUPAREA CARBOXIL ȘI ÎNCAPSULAREA
CISPLATINULUI……………………. …………………………………………… ………… ……….40
5.1.1 Determinări FT -IR………………………………………………………………….. ….41
5.1.2 Determinări TEM ……………………………………………. ………………………… .42
5.1.3 Determinări HPLC ……………………………………………………………………… 43
5.1.4 Determinări ICP -MS…………………………………………………………………. ..45
5.2 FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBUR ILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI CU GRUPAREA AMINO ȘI ÎNCAPSULAREA
CISPLATINULUI …………………… ……………………………………….. …………………….. .45
5.2.1 Determinări FT -IR…………………………………….. ………………………… …….46
5.2.2 Determinări TEM ……………………………………………. ………………………….48
5.2.3 Determinări HPLC ………………………………………… ……………………. ……..48
5.2.4 Determinări ICP -MS…………………………………………………………………… 50
5.3 CONCLUZII PARȚIALE …………………………… ……………………………… .51

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

5
CAPITOLUL 6

FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI ȘI INCAPSULAREA CARBOPLATINULUI ….52

6.1 FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI CU GRUPAREA CARBOXIL ȘI ÎNCAPSULAREA
CARBOPLATINULUI……………………………………………………………………………… 52
6.1.1 Determinări FT -IR……………………………………………………………….. …….53
6.1.2 Determinări TEM …………………………………………………………………… …..54
6.1.3 Determinări HPLC …………………………………………………………………. …..55
6.1.4 Determinări ICP -MS………………………….. …………………………………….. ..56
6.2 FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI CU GRUPAREA AMINO ȘI ÎNCAPSULAREA
CARBOPLATINULUI…………………………………………………………….. ……………… .57
6.2.1 Determinări FT -IR…………………………………………………………. …………. .57
6.2.2 Determinări TEM …………………………………………………………….. ……….. .58
6.2.3 Determinări HPL C………………………………………………………………….. ….60
6.2.4 Determinări ICP -MS……………………………………………………………… ……61
6.3 CONCLUZII PARȚIALE……. ………………………….. ………………………..61

CAPITOLUL 7

FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI ȘI INCAPSULAREA OXALIPLATINULUI …..63

7.1 FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI CU GRUPAREA CARBOXIL ȘI ÎNCAPSULAREA
OXALIPLATINULUI ……………………………………………………………………………… ..63
7.1.1 Determinări FT -IR…………………………………………… ………………………. ..64
7.1.2 Determinări TEM …………………………………………… ………………………… ..65
7.1.3 Determinări HPLC ……………………….. …………………… ……………………….66
7.1.4 Determinări ICP -MS………………………………………….. ……………………….67
7.2 FUNCȚIONALIZAREA NANOTUBURILOR DE CARBON CU
PEREȚI MULTIPLI CU GRUPAREA AMINO ȘI ÎNC APSULAREA
OXALIPLATINULUI ……………………………………………………………… ………………..68
7.2.1 Determinări FT -IR………………………………………………………………………68
7.2.2 Determină ri TEM ………………………………………………………………………..70
7.2.3 Determinări HPLC ………………………………………………………………………71
7.2.4 Determinări ICP -MS……………………………………………………………………72
7.3 CONCLUZII PARȚIALE……………………………….. …………………………. .73

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

6
CAPITOLUL 8

ÎNCORPORAREA ÎN NANOTUBURILE DE CARBON CU PEREȚI
MULTIPI A MEDICAMENTELOR ANTITUMORALE ………. …………..74

8.1 ÎNCORPORAREA ÎN NANOTUBURILE DE CARBON CU PEREȚI
MULTIPLI A CISPLATINULUI SI A DOCETAXELULUI ………….. ……………. 74

8.1.1 Determinări FT-IR………………………………………………………… ..74
8.1.2 Determinări TEM…………………………………………………………… .76
8.1.3 Determinări ICP -MS……………………………………………………. ….76
8.1.4 Determinări termogravimetrice (TGA) ……………………………….77
8.1.5 Determinări culturi celulare ………………………….. …………………78
8.2 ÎNCORPORAREA ÎN NANOTUBURILE DE CARBON CU PEREȚI
MULTIPLI A CISPLATINU LUI, A DOCETAXELULUI ȘI A ZOMETEI ……..78

8.2.1 Determinări FT -IR…………………… ………………………………… …..79
8.2.2 Determinări TEM………………….. ……………………………………… ..81
8.2.3 Determinări ICP-MS………………………………. ………………………. 83
8.3 ÎNCORPORAREA ÎN NANOTUBURILE DE CARBON CU PEREȚI
MULTIPLI A CISPLATINULUI, A CARBOPLATINULUI ȘI A
OXALIPLATINULUI……… ………………………………………………. …………………….. ..83

8.3.1 Determinări FT -IR…………………… ………….. …………………………84
8.3.2 Determinări ZP………………….. ………………………………… ……….. 85
8.3.3 Determinări TEM ………………………………. ………………………….. 87
8.3.4 Determinări HPLC ………………………………. …………………………87
8.3.5 Determinări ICP -MS……………………………… ………………………..89

8.4 CONCLUZII PARȚIALE……………………………………. ……………………..89

CONCLUZII ………………………………………………………………………………. ………………. ………. 90

C.1 CONCLUZII GENERALE……………………………………………. ………. …..90
C.2 CONTRIBUȚII ORIGINALE……………………………………… ………. …….91
C.3 PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE ULTERIOARĂ………… …….. ….91

BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………………………………….. ………… .94

LISTA DE PUBLICAȚII ……………………………………………………………………….. …….. …103

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

7

LISTĂ DE NOTAȚII

CNT Nanotuburi de carbon

MWCNT Nanotuburi de carbon cu pereți multipli

NPs Nanoparticule

CDDP Cisplatin

CBDCA Carboplatin

OX Oxaliplatin

DTX Docetaxel

FTIR Spectroscopie infraroșu cu transformată Fourier

TEM Microscopie cu transmisie electronică

HPLC Cromatografie lichidă de înaltă performanță

ICP-MS Spectroscopie de masă cu plasmă cuplată inductiv e

ZP Potențial Zeta

TGA Determinări termogravimetrice

nm Nano metri

μm Micro metri

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

8

Mulțumiri pentru sprijin

Încep prin a mul țumi, cu respect si considera ție, doamnei Prof. Dr. Ioana
Demetrescu, în calitate de conducător stiin țific, pentru îndrumările competente și
recomandările făcute cu înalt profesionalism de -a lungul întregii perioade de realizare
a tezei de doctorat.
Doresc să mulțumesc din tot sufl etul doamnei ȘL. Dr. Mariana Prodana
fără a cărei deosebită generozitate, sprijin profesional și moral nu aș fi reușit să
continui și să duc până la capăt acest doctorat.
Adresez calde mulțumiri întregului colectiv al Departamentului de Chimie
Generală, al Facultății de Chimie Aplicată și Știință Materialelor din cadrul UPB,
pentru prietenia cu care m -au primit, pentru colaborare, pentru toate lucrurile pe care
am avut ocazia să le învăț de la dumnealor, pentru susținerea morală și profesională
și pentru momentele agreabile petrecute împreună în timpul experimentelor
desfășurate în laborator.
Doresc să mul țumesc doamnei ȘL Dr. Ing. Sorina Alexandra Gârea din
cadrul Departamentului de Bioresurse și Știința Polimerilor pentru sprijinul și supor tul
acordat.
De asemenea doresc să -i multumesc doamnei Prof. Dr. Anca Dinischiotu
și colectivului de Toxicologie din cadrul Facultă ți de Biologie –Universitatea Bucure ști
pentru sprijinul, suportul și ajutorul oferit în relizarea temei de cercetare.

Adriana Voicule ț

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

9

Dedic această teză mamei mele,
Duma T. Viorica
(1953 -2000)
și fiicei mele,
Voiculeț D. Andrada Maria Elena
(2011)

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

10

INTRODUCERE

În ultimele decenii importanța și aplicația nanotehnologiei a crescut într -un mod
exponențial. În același timp, s -au dezvoltat mult, domenii precum domeniul de bioaplicații
medicale. Este logic dacă ne gândim la faptul ca următorul pas a fost acela de obținerea și
găsirea unor nanomaterial e ce pot fi utilizate în acest domeniu important.
Aplicarea nanotehnologiei în studiile oncologice, folosind macromolecule și
nanoparticule este o modalitate de îmbunătățirea livrării de agenți terapeutici și de diagnostic.
În ceea ce privește bioaplicații le medicale, CNT au demonstrat un potențial imens în livrarea
de medicamente. În tehnologia cercetării cancerului s -au realizat progrese enorme, însă un
tratament adecvat nu este încă detectat. Cancerul este caracterizat printr -o perturbare ce apare
în urm a unor numeroase etape de mutageneză, ce permite celulelor canceroase să crească și să
se dividă incontrolabil. Aceste anomalii apar ca o consecință a integrării unor virusuri în
genomul celular sau a mutațiilor genelor care controlează înmulțirea acestor celule.
Tumorile maligne sunt acele tumori care au capacitatea de a invada țesuturi, fie din
vecinătate (prin invazie tumorală), fie la distanță (prin metastaze tumorale). Aceste procese
permit celulelor can ceroase de a dobândi potențial de proliferare nel imitată, de autosuficiență
în semnale de creștere și autosuficiență la ambele indicații antiproliferative și apoptotice, au
evoluat pentru a obține un sprijin suplimentar pentru interacțiunile ce înconjoară celulele
stromale, promovarea angiogenezei. Orga nizația Mondială a Sănătății (OMS) a publicat
recent un raport în care estimează că există 10 mil. de cazuri noi în fiecare an și peste 6 mil.
de decese anual.
Extinderea aplicațiilor NPs în domeniul eliberării controlate a fost motivată de
capacitatea CNT de a penetra membrana celulară. Medicamentele caracterizate prin mase
moleculare scăzute precum anti -tumorale (doxorubicin, cisplatin, paclitaxel) sau anti –
fungicele pot fi conjugate covalent pe suprafața CNT. Atașarea medicamentului pe suprafața
CNT este dependentă de valoarea pH -ului. Nanotuburile de carbon ce au forma unui tub cu
diametrul în intervalul nanometrilor și cu o lungime ce poate depăși de mii de ori valoarea
diametrului.
Dintre proprietățile lor unice putem enumera: conductivitatea de elect roni, stabilitatea
termică, compoziția chimică și capacitatea de a traversa și penetra membrana celulelor vii.
Aplicabilitatea folosirii MWCNTs poate fi și aceea de vehicule (vectori) pentru
medicamentele care sunt injectate intravenos.
Sistemul ar trebui să penetreze în mod direct celulele maligne, evitându -le pe cele
normale. Mai multe studii au arătat că MWCNTs nu se degradează în interiorul corpului uman
ci sunt eliminate prin materii fecale. Biocompatibilitatea nanotuburile de carbon poate fi
crescută prin funcționalizarea acestora. Acest subiect a mai fost tratat în literatura de
specialitate însă nu este complet elucidat.
De aici și titlul tezei de doctorat și anume ” Funcționalizarea nanotuburile de
carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale ”.
Prezenta teză de doctorat este structurată în două părți principale: partea I –Stadiul
actual al cunoașterii și partea a -II-a –Contribuții originale.
Studiul bibliografic cuprinde 3 capitole în care sunt prezentate noțiuni introductive și
fundamentale ale tezei de cercetare propuse constând în noțiuni fundamentale despre
nanotuburile de carbon, în special MWCNTs, despre medicamentele oncologice folosite cu
precădere pentru tumorile cu celule mici și apoi despre metodele chimice și electrochimice
cele ma i folosite în cazul dat.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

11
Capitolul 1 ” Nanostructuri de carbon și proprietățile acestora ” –dezbate noțiuni
fundamentale despre nanotuburile de carbon, în special despre nanotuburile de carbon cu
pereți multipli sinteza, funcționalizarea acestora, dar și în capsularea medicamentelor
antitumorale pe suprafața nanotuburile de carbon cu pereți multipli.
Capitolul 2 ” Nanotehnologie în medicină ” – discută atât despre medicamentele
antitumorale cât și despre nanotoxicologiea cu riscurile și avantajele utilizării s tructurilor
nano.
Capitolul 3 ” Metode de caracterizare a MWCNTs ” – prezintă cele mai uzuale
metode chimice și electrochimice ce se folosesc la caracterizarea din punct de vedere chimic a
nanotuburile de carbon ce au aplicabilitate medicală.
Partea a doua a lucrării dezvoltă obiectivele generale și specifice ale prezentei teze de
doctorat și redă contribuțiile originale în 5 capitole, finalizând acest studiu prin concluziile
generale ale prezentei lucrării ce sunt prezentate în capitolul 9.
În pr imul rând, trebuie specificate materialele și metodele folosite și drept urmare
Capitolul 4 ” Materiale și metode de caracterizare ” – prezintă atât materialele
folosite în acest studiu cât și metodele de caracterizare utilizate.
Obiectivele s pecifice ale temei de cercetare au fost sintetizate și sunt listate precizând
capitolul și/sau subcapitolul în care sunt dezbătute.
Capitolul 5 ” Încapsularea cisplatinului în nanotuburile de carbon cu pereți
multipli ” – evidențiază atât funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu
grupările carboxil/amino și încapsularea cisplatinului cu aceste grupări cât și metodele de
caracterizare din punct de vedere chimic utilizate.
Capitolul 6 ” Încapsularea carboplatinului în nanotuburile de carbo n cu pereți
multipli ” – se pune în evidență atât funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți
multipli cu grupările carboxil/amino și încapsularea carboplatinului cu aceste grupări cât și
metodele de caracterizare din punct de vedere chimic utilizate .
Capitolul 7 ” Încapsularea oxaliplatinului în nanotuburile de carbon cu pereți
multipli ” – evidențiază atât funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu
grupările carboxil/amino și încapsularea oxaliplatinului cu aceste grupări cât și m etodele de
caracterizare din punct de vedere chimic utilizate.
Capitolul 8 ” Încorporarea în nanotuburile de carbon cu pereți multipli cu
medicamente antitumorale ” – se tratează atât funcționalizarea nanotuburilor de carbon și
încapsularea unor medicamente antitumorale hibride cât si metodele de caracterizare chimica
a acestora.
Prezenta teză de doctorat se finalizează cu capitolul 9, ” Concluzii ”, în cadrul căruia
sunt sintetizate principalele rezultate originale discutate pe parcursul tezei și care au dus la
îmbunătățirea domeniului de bioaplicații medicale, contribuții originale cât și perspectivele de
dezvoltare ulterioară.
Prezenta teză conține 103 pagini, aspecte generale dar și cele originale fiind
consemnate în 75 tabele și figuri și 171 referințe bib liografice.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

12

Partea I – STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERII

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

13

Capitolul 1. NANOSTRUCTURI DE CARBON ȘI PROPRIETĂȚILE
ACESTORA

1.1 SINTEZA NANOTUBURILOR DE CARBON CU PEREȚI MULTIPLI

Chimia carbonului este un domeniu activ, interdisciplinar între chimia fizică, chimia
organică, anorganică și fizica stării solide. În ultimii 35 de ani, domeniul a cunoscut 5 direcții
prioritare de dezvoltare, ce au lărgit aspectele neîntelese ale științei materialelor, precum și
diversitatea ac estor aspecte în ceea ce privește înțelegerea fundamentală a proprietăților
carbonului[1]. Aceste direcții prioritare sunt:

 carbonul nuclear (pentru reactoare de înaltă temperatură și reactoare grafitice
moderate)
 compuși grafitici intercalați
 diamant pri n depunere chimică în stare de vapori (CVD) și materiale superdure
 fulerene
 nanotuburi
Formele clasice ale carbonului în stare naturală (stările alotropice), cunoscute până în
1985, sunt diamantul și grafitul.
Diamantul este un mineral transparent, cel mai dur posibil. El a fost identificat la
sfârșitul secolului al -VIII-lea ca fiind o formă cristalină a carbonului de către Lavoiser și
Tennant[2]. În această structură cristalină, fiecare atom de carbon este legat de 4 atomi vecini
dispuși în vârfurile unui tetraedru regulat distanța minimă fiind de 0,136 nm între atomi.
Astfel se stabilesc între atomi legături foarte puternice în cadrul unei simetrii tetraedrice
caracterizate prin densitate ridicate și anizotropie.[3]
Grafitul este un mineral negru friabil u tilizat încă din vechime la scris, el provenind de
la cuvântul grecesc ”graphein=a scrie”.
Structura sa este compusă dintr -o succesiune de planuri, fiecare alcătuită din
hexagoane (în formă de fagure). În plan fiecare atom de carbon este legat de trei atom i vecini,
legăturile realizându -se sub un unghi de 120°, iar distanța dintre cei doi atomi fiind de 0,142
nm. Aceste legături fiind mai puternice decât cele din planurile vecine care sunt mai slabe.
Distanța dintre aceste planuri fiind de 0,34 nm.[4]
Aceas tă structură cvasi -bidimensională are o densitate mult mai scăzută decât a
diamantului și o puternică anizotropie deoarece planurile fiind mai slab legate pot aluneca
ușor unele față de altele.[5]
În anul 1990, W. Krätschmer și D.R. Huffman au pus la punct o procedură simplă de
sinteză a acestei molecule care permite să se producă la nivel de laborator cantitățile necesare
pentru studiul proprietăților sale.[6]
În 1996, Academia Regală de Știinte a Suedie a acordat premiul NOBEL in CHIMIE
pentru descoperire a fullerenelor unui grup de cercetători: Professor Robert F. Curl Jr. Rice
University, Houston, USA, Professor Sir Harold W. Kroto University of Sussex, Brighton,
U.K și Professor Richard E. Smalley Rice University, Houston, SUA. Fullerenele C 60 sunt

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

14
promo tori nanotuburilor de carbon, acestea fiind considerate la prima vedere, după diamant și
grafit „o a treia formă a carbonului”.[7]
Nanotuburile de carbon i -au naștere în 1991, când japonezul Sumio Iijima,[8 -13]
specialist în domeniul microscopiei electroni ce, a început să se preocupe de problema
fulerenelor. În urma experimentelor rezultă atât fullerene cât și o serie de reziduuri. Omul de
știință japonez s -a apucat să studieze aceste reziduuri rămase după obținerea fulerenelor.
Astfel devine descoperitoru l nanotuburilor de carbon, obiecte de dimensiuni nanometrice, dar
cu un potențial incredibil în ceea ce privește aplicațiile viitoare. Acestea fac parte din familia
fulerenelor și se clasifică în nanotuburi cu un singur perete și nanotuburi cu mai mulți pe reți.
Natura legăturilor dintr -un nanotub este descrisă de chimia cuantică, în special prin
hibridizarea orbitală. Legăturile chimice dintre nanotuburi sunt similare cu cele de grafit,
adică fiind compuse în întregime de legături de tip sp2, care sunt mai puternice decât
legăturile de tip sp3 găsite în structura diamantului ceea ce le conferă nanotuburilor de carbon
o duritate mai mare.[14]
Structura moleculei C 60 și a nanotuburilor de carbon își au originea în structura
grafitului cu un plus de evidență la nanotuburi.
Structura atomică a unui nanotub rezultă din rotirea unui plan format din hexagoane,
numit grafenă, pentru a se obține un cilindru. Cilindrul respectiv nu poate fi închis la
extremități fără a deforma un număr de hexagoane.[15]
Închiderea unui tub necesită introducerea de defecte topologice pentru a curba planul.
Defectul de bază este un pentagon care transformă planul în con deschis cu unghiul la vârf de
112°. Introducerea succesivă de pentagoane închide planul progresiv și îl transformă înt r-o
cochilă. Matematic se poate arăta că este suficient să se introducă 12 pentagoane pentru a
închide cochila pentru a ajunge la un poliedru închis. Cel mai compact poliedru regulat, care
respectă această regulă de închidere numită a lui Euler, este molec ula C 60 care conține 20
hexagoane și 12 pentagoane.[16,17]
Fiecare extremitate a unui nanotub se realizează prin introducerea a 6 pentagoane în
rețeaua hexagonală. Topologia extremității depinde de distribuția acestor pentagoane : o
distribuție regulată definește o extremitate emisferică, în timp ce în cazul general se obține un
vârf de formă conică.
Diferitele configurații de nanotuburi se pot descrie pe baza modului de răsucire a foii
de grafenă care implică superpoziția a două hexagoane A și B din rețea. Modul de rulare a
grafenei definește diametrul și unghiul de răsucire (torsiune)  care variază între 0 – 30°
datorită rețelei hexagonale.[19] Lanțurile de hexagoane pot fi paralele sau nu cu axa
cilindrului. Toate configurațiile posibile se pot cl asifica în trei categorii : armchair ( =30°), în
zigzag (=0°) sau în spirală ( = 0 – 30°).
Primele două tipuri de tub, hexagoanele din partea superioară a tubului au aceeași
orientare față de axă cu cele in partea inferioară.
În ultimul caz, între hexagoa nele din partea inferioară și cea superioară apare un unghi
de 2 și înfășurarea lor definește un șurub al lui Arhimede.[20]
În ansamblu, caracteristicile care definesc un nanotub sunt următoarele : nanotubul are
o structură derivată din cea a grafitului în care s -a introdus o curbură simplă prin câteva
defecte topologice și care îi conferă un caracter unidimensional și o dimensiune moleculară.
Aceste caracteristici fac din nanotub un obiect unic prin proprietățile deosebite manifestate.

Nanotuburile se a utoorganizează în timpul sintezei conform a două moduri de asamblare
posibile.
 Nanotuburi de carbon multistrat, în engleză Multi Wall Carbon Nanotubes
(MWCT)[21]

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

15
 Nanotuburi de carbon mono strat, în engleză Single Wall Carbon Nanotubes
(SWCNT)[22]
În primu l mod, tuburile se suprapun unele peste altele și se numesc nanotuburi
multistrat. Numărul de straturi și diametrul lor sunt variabile. Într -un al doilea mod,
nanotuburile rămân mono strat și au diametre foarte uniforme care se asamblează pentru a
forma fa scicule.
Fascicul de nanotuburi cu diametrul mediu de 1,3 nm. În fiecare fascicul, tuburile se
grupează compact și formează un aranjament periodic de simetrie triunghiulară. Numărul lor
poate atinge mai multe zeci într -un fascicul al cărui diametru variază conform condițiilor de
sinteză de la 1 la 30 nm.[21,23 -27]
În cele două tipuri de asamblare, distanța dintre două tuburi adiacente este aproape
egală cu distanța dintre două planuri ale grafitului, ceea ce înseamnă că ansamblul de tuburi
nu modifică natur a legăturilor chimice care rămân identice cu cele manifestate în grafit. Cele
două moduri de asamblare sunt legate de condițiile de sinteză.[27,28,29]
Proprietățile specifice nanotuburilor rezultă direct din legătura chimică de tip grafit.
Caracterul plana r și orientat al legăturilor chimice face din grafit un solid foarte stabil chimic
și foarte anizotrop în care proprietățile importante se manifestă în planul format din
hexagoane și care constituie structura nanotubului.
La acestea, o contribuție este adu să de curbura planului (diametrul tubului) precum și
de reducerea dimensiunilor la o dimensiune moleculară care îi conferă un caracter
unidimensional. Odată cu scăderea dimensiunilor, forțele la nivel microscopic devin
preponderente, trebuind să se tracă d e la abordarea clasică la cea cuantică. Are loc, de fapt o
cuantificare energetică dependentă de dimensiuni. De exemplu, nu mai este respectată legea
lui Fourier de transfer a căldurii pentru că are loc o propagare a vibrației atomilor.
Prin creșterea den sității pe suprafață ce devine comparabilă cu cea pe volum, crește
importanța legăturilor chimice pe suprafață prin creșterea energiei de legătură la suprimarea
legăturilor în profunzime. Potențialul de interacție la nivel submicroscopic (de tip Van der
Waals) este invers proporțional cu puterea a 6 -a a distanței.[30,31,32]

1.2 Proprietăți

Aceste structuri prezintă proprietăți : electrice, mecanice și chimice deosebite.

1.2.1 Proprietăți electrice

Grafitul este cunoscut ca un material slab conducător a cărui conductibilitate electrică
este perturbată puternic de defecte sau dopaj.
La un nanotub, perturbarea se datorează unghiului de înfășurare (helicității). După
cum s -a stabilit experimental, na notubul cu lanțul de hexagoane a căror latură este
perpendiculară pe cu axa sa (nanotub armchair –  = 30°) are conductivitate electrică ridicată
(caracter metalic) datorită benzii interzise Fermi de lățime nulă (band gap). În cazul
nanotubului cu lanț în spirală conductivitate electrică este similară semiconductorilor, în acest
caz mărimea diametrului determinând lățimea band gap și implicit modul de trecere a
electronilor din banda de valență în banda de conducție [33,34]. Pe baza conceptelor cuantice,
circumferința L trebuie să fie proporțională cu lungimea de undă a electronului  pentru ca o
undă de electroni care străbate tubul pe circumferința să interfereze cu ea însăși, deci :

n ·  = L (1.2.1.1)

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

16
Dacă se mai are în vedere și legătura d intre lungimea de undă și frecvența f a unei
electronice :

 · f = c (c fiind viteza luminii) (1.2.1.2)

precum și expresia energiei elementare :

w = h · f (h fiind constanta lui Planck) (1.2.1.3)

rezultă că :

w = n · h · c/ L (1.2.1.4)

Prin urmare, se constată că unor diametre reduse ale nanotuburilor le corespund valori
mari de energie precum și benzi interzise (bariere) de lățime mică. Se poate demonstra că
nanotuburile cu configurație armchair sunt metalice pentru că au un diametru ma i mic decât
alte configurații obținute prin răsucire. [35,36]
Conductivitatea electrică ridicată a nanotuburilor se explică prin faptul că mișcarea
electronilor, care poate fi numai înainte și înapoi, se desfășoară printr -o structură cristalină
unidimensi onală perfect ordonată cu împrăștieri numai prin întoarcere prin ciocniri puternice
care sunt cele mai puțin probabile (spre deosebire de cazul 3 D unde împrăștierile se pot face
sub orice unghi). Ca urmare, la temperatura camerei, drumul liber mijlociu es te de ordinul
micronilor (în timp ce la cupru are valoarea de 40nm). Din acest motiv, încărcarea unui
nanotub poate fi de 100 -1000 ori mai mare decât a cuprului.
Controlul lățimii band gap prin diametru și gradul de răsucire poate suplini rolul
semiconduc torilor care au fluctuație de concentrație a impurificării.
De asemenea, se pot înlocui straturile de semiconductori care devin capcane de
electroni la suprafață (datorită unor legături disponibile) și care trebuie pasivizate prin
oxidare mărindu -se astfel grosimea acestora. [37,38]

1.2.2 Proprietăți mecanice
Datorită anizotropiei structurale, grafitul are un modul de elasticitate foarte mare în
planul hexagonal (1 TPa) și mult mai mic în afara planului (4109 Pa). Nanotubul de carbon
beneficiază de rezis tența mecanică a grafenei pe care o sporește astfel că modulul de
elasticitate devine superior lui 1 TPa după cum s -a stabilit experimental. Această rezistență
ridicată la deformare se adaugă unei mari flexibilități. Diferite experimente au arătat că
nanotubul se curbează în unghi mare sau se răsucește cu mare ușurință în jurul propriei axe.

Nanotuburile de carbon devin interesante prin următoarele caracteristici :

 rezistență mare (prin simulare) ca fiind de 200 de ori mai mare decât a oțelului la o
masă specifică de 6 ori mai mică (la secțiune echivalentă), neputând fi testată
experimental
 duritate mai mare a nanotuburilor decât a diamantului.[39,40]

1.2.3 Proprietăți chimice

Nanotuburile sunt structuri poroase ce pot fi umplute cu alți compuși chimici. Este
deci posibil umplerea acestor chiar cu molecule de fulerenă sau alți compuși cristalini.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

17
Aceste structuri sunt izolanți electrici, datorită unei benzi largi de (5eV) independente
de unghiul de torsiune, dar că pot conduce lumina. Este de asemenea posi bil a se implanta
molecule (proteine) pe suprafața nanotuburilor de carbon pentru a fi utilizate ca suport de
sinteză.
Nanotuburile au fost descoperite în 1991 de către Sumio Iijima. Ele s -au obținut prin
evaporarea grafitului în arc electric în atmosferă de heliu. Aceste structuri pot exista probabil,
însă pentru moment nu au fost observate decât cele de sinteză.[41,42,43]
La început, temperatura ridicată (aproape de 6000°C) necesară procedeului, nu
permitea obținerea de cantități mari pentru utilizare, na notuburile având tendința de a se topi
parțial si a se lipi.
După descoperirea inițială a lui Iijima, au fost încercate diferite proceduri de sinteză
cu scopul de a produce noi structuri și de a pune la punct metode care să permită producerea
pe scară larg ă de nanotuburi într -o manieră controlată.[45,46,47]

1.3 Metode de obținere

În prezent CNT pot fi obținute în principal prin trei metode și anume:
1.3.1 metoda depunerii chimice în stare de vapori (CVD)
1.3.2 metoda descărcării în arc electric ”arc -discharge”
1.3.3 metoda ablației laser ”laser ablation”
Metodele ce implică utilizarea fazei gazoase sunt caracterizate printr -un grad limitat
de impurități, aceste metode a vând posibilități de a fi aplicate pentru obținerea nanotuburilor
de carbon la o scară mai largă.
1.3.1 Metoda depunerii chimice în stare de vapori (Chemical vapour deposition
(CVD))
In cazul metodei CVD, nanotuburile de carbon sunt sintetizate utilizând ca materie
primă hidrocarburi precum metan, etilena, acetilena. Hidrocarburile sunt descompuse în
radicali liberi la temperaturi cuprinse intre 550 -750° C. Aceste specii reactive difuzează pe
substratul încălzit pe care este depus catalizatorul (metale tranziționale de tip Ni, Fe, Co).
Principiul metodei presupune trecerea hidrocarburilor printr -un reactor tubular
încălzit la temperaturi suficient de ridicate pentru a descompune hidrocarburile și în prezența
unui catalizator. CNT cresc pe catalizator si sunt colectate după răcirea sistemului la
temperatura camerei. În cazul hidrocarburilor lichide precum benzenul, alcoolii etc. acestea
sunt preîncălzite iar vaporii rezultați sunt transportați de către un gaz inert în reac torul în care
are loc sinteza CNT. Vaporizarea hidrocarburilor solide precum naftalina poate fi
obținută printr -o încălzire inițială a acestora într -un alt reactor la temperaturi mai mici
decât în cazul reactorului în care are loc si nteza CNT. Catalizatorul utilizat poate fi solid,
lichid sau gazos. Sinteza CNT utilizând metoda CVD este influențată de o serie de parametri
precum natura hidrocarburii, tipul catalizatorului și temperatura de creștere. Pentru sinteza
MWCNT ca materii pr ime se utilizează în principal acetilena. Optimizarea condițiilor de
creștere a CNT se realizează prin încălzirea substratului la 660° C. Densitatea și viteza de
creștere a CNT se îmbunătățesc pe măsură ce temperatura crește. [48,49]
Avantajele metode i CVD
 metoda permite controlul diametrului CNT și vitezei de creștere a CNT;
 aliniere bună;

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

18
Dezavantajele metodei CVD

 densitatea ridicată a defectelor în structura MWCNT în comparație cu celelalte două
metode.
 rezistența la întindere a CNT este inferioară celor obținute prin metoda descărcării în
arc electric;
 prezența produșilor secundari precum carbon amorf, particule metalice etc.[50,51]
1.3.2 Metoda descărcării în arc electric ”arc -discharge”
Această met odă permite obținerea a MWCNT dacă se aplică în absența catalizatorului
sau sinteza nanotuburilor de carbon cu un singur perete în prezența unui catalizator. Principiul
metodei presupune utilizarea a doi electrozi de grafit, un anod și un catod menținuți î ntr-o
incintă sub vacuum și atmosferă inertă. Prezența gazului inert favorizează creșterea vitezei de
depunere a carbonului. Inițial electrozii sunt menținuți independent urmând a fi conectați
ulterior prin intermediul unei atmosfere de heliu și a unui c urent electric, care se aplică până
la obținerea unui arc electric stabil. Carbonul, care se evaporă de la anod, se depune la catod
unde se adună treptat luând naștere o creștere solidă la exterior dar care la interior conține
nanotuburi și alte particule de carbon. [52,53]
Cei mai importanți parametrii ai acestei metode sunt:
1. controlul arcului electric;
2. selectarea optimă a presiunii gazului inert din incinta în care se află electrozii
Avantajele metodei:
 MWCNT se poate obține în absența cataliz atorului metalic (prezența
catalizatorului amestec de metale).
 puritatea maximă a MWCNT obținută prin această metodă este de 80 %.

1.3.3 Metoda ablației laser
Principiul metodei constă în utilizarea unui fascicul de laser pentru a vaporiza un
amestec de grafit și catalizator metalic menținut într -o atmosferă controlată de gaz inert, la o
temperatură de 1200°C. Descrierea schematică a instalației de obținere a CNT prin
metoda ablației laser este prezentată. Principal ii parametrii ai acestei metode sunt:
 cantitatea și tipul catalizatorului
 puterea și lungimea de undă a laserului
 temperatura
 presiunea
 tipul gazului inert
Avantajul acestei metode permite creșterea MWCNT cu un diametru controlat ce
depinde de temperatura de reacție
Dezavantaje – prezența produșilor secundari precum carbon amorf, particule de grafit,
particule metalice
Produsul obținut prin aceste metode este reprezentat de un amestec de nanotuburi de
carbon cu diferite diametre, lungimi, chiralități și co ncentrații diferite de impurități (în
principal carbon amorf și particule de catalizator). CNT sintetizate prin metodele

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

19
amintite anterior conțin inevitabil impurități precum grafitul, carbonul amorf, particule
de catalizator metalic, fulerene.[54,55]
1.4 Metode de purificare
Principalele metode de purificare cuprind :
 oxidarea;
 tratamentul cu acizi;
 funcționalizarea;
 ultrasonicarea;
 microfiltrarea;
 separarea magnetică;
 tehnici cromatografice
Aceste metode de purificare a CNT pot fi cla sificate în trei categorii și anume metode
chimice, fizice și o combinație între cele două.
1.4.1 Metoda chimică de purificare
Principiul metodei constă în oxidarea selectivă, astfel impuritățile pe bază
de carbon sunt oxidate cu o viteză mai mare decât CNT. Această metodă permite
îndepărtarea carbonului amorf și particulelor metalice. Întotdeauna această metodă de
purificare va influența structura CNT datorită proceselor de oxidare ce au loc. Eficiența
acestei metode depinde de o serie de factori precum conținutul de metal, timpul de oxidare,
mediul de oxidare, agenții de oxidare și temperatura. Principalul dezavantaj al tratamentului
oxidativ este acela că nu doar impuritățile sunt oxidate. [55,56]
În timpul procesului de oxida re este atacată și suprafața CNT fiind astfel afectate și
proprietățile acestora. În general tratamentul cu acizi este utilizat pentru îndepărtarea
catalizatorilor metalici. În prima etapă, suprafața metalului trebuie expusă procesului de
oxidare sau soni care și apoi tratamentului cu acizi.
Această metodă se bazează pe obținerea unei solubilități diferite în
solvenții uzuali. Prin funcționalizarea CNT cu diferite grupări sau lanțuri acestea devin mai
solubile decât impuritățile și astfel se pot separa prin metode clasice (ex -filtrarea) de
impuritățile insolubile precum metalele.[57,58]
1.4.2 Metoda fizică de purificare
Separarea CNT de impuritățile prezente prin această metodă se bazează pe diferențele
dintre proprietățile magne tice, mărimea fizică, densitate etc. În general această metodă
permite îndepărtarea nanosferelor de carbon, foilor grafitice, CNT cu diferite rapoarte
diametru/lungime. Morfologia și proprietățile fizice ale CNT precum dimensiunea,
densitatea, proprietăț ile magnetice, solubilitatea sunt diferite de cele ale impurităților
prezente. Aceste diferențe permit separarea CNT de impuritățile prezente prin utilizarea unor
anumite tehnici fizice precum filtrarea, cromatografia, centrifugarea, ultrasonicarea la
temperaturi ridicate (1400 -2800°C). Punctul forte al acestor metode de separare se bazează pe
faptul că sunt metode nedistructive care nu implică tratament oxidativ. Majoritatea acestor
metode implică existenta unui mediu lichid care presupune o preparare a probei in vederea
atingerii unei bune dispersabilități în soluția respectivă. Pentru a putea asigura acest lucru, de
cele mai multe ori se utilizează sonicarea sau prezența surfactanților.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

20
Avantajele metodei – nu implică procese de oxidare și de aceea distrugerea CNT este
prevenită;
Dezavantajele metodei – metodă consumatoare de timp și ineficientă[59,60]
1.4.3 Ultrasonicarea
În această metodă particulele sunt separate datorită vibrațiilor ultrasunetelor.
Aglomeratele diferitelor nanop articule sub acțiunea ultrasunetelor se vor dispersa. Separarea
nanoparticulelor este puternic dependentă de tipul surfactantului, solventului utilizate.
Această metodă permite îndepărtarea particulelor feromagnetice (catalizatorilor).
Suspensia de CNT es te amestecată cu nanoparticule anorganice (ZrO 2, CaCO 3) într -o baie cu
ultrasunete. Nanoparticulele sunt captate cu ajutorul unor magneți. Microfiltrarea se bazează
pe diferența dimensiunilor particulelor existente în amestec. CNT și o mică cantitate de
nanoparticule de carbon sunt reținute pe filtru. Celelalte tipuri de nanoparticule (catalizatorii
metalici, fulerenele) trec prin filtru. [61,62]
1.4.4 Metoda combinată de purificare
Această metodă combină avantajele metodei fizice cu cele ale metodei ch imice
conducând la obținerea unor CNT de puritate avansată.[63]

1.5 FUNCȚIONALIZAREA MWCNTs
În general, nanotuburilor de carbon datorită forțelor de tip van der Waals au tendințe de
aglomerare și de aceea sunt dificil de dispersați în compușii organici uz uali și matrici
polimerice.
Manevrarea și procesarea nanotuburilor de carbon este limitată de insolubilitatea acestora
în solvenții uzuali, atât organici cât și anorganici. Modificarea chimică a nanotuburilor de
carbon permite lărgirea domeniului de aplica bilitate a acestora incluzînd obținerea de matrici
polimerice, imobilizarea de molecule biologice.[64,65]
În vederea utilizării nanotuburilor în domeniul biomedical este necesară o purificare
avansată și modificarea suprafețelor acestora (funcționalizarea) în vederea dispersarii în
solvenți. Agățarea unor grupări funcționale sau catene alifatice pe suprafața nanotuburilor de
carbon crește solubilitatea.
Înainte de a discuta despre principalele metode de funcționalizare a nanotuburilor sunt
necesare informaț ii cu privire la reactivitate.
Reactivitatea chimică a nanotuburilor de carbon, în speță cele cu pereți multipli este
datorată structurii chimice similare cu a carbonului în special cu a grafitului, însă structura
nanotuburilor de carbon este unică. Datori tă pereților curbați ai nanotuburilor de carbon
conduc la modificarea orbitalilor moleculari ai atomilor de carbon și deci deplasarea densității
electronice către suprafața externă. Capetele nanotuburilor de carbon sunt considerate ca fiind
părțile cele ma i reactive, deoarece aici sunt localizate zonele cu cea mai mare deformare în
care atomii de carbon au caracter sp3.[66,67]
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon constă în modificarea peretelui extern al
nanotuburilor, aceasta având impact asupra propri etățiilor nanotuburilor.
Modificarea suprafețelor nanotuburilor de carbon se poate realiza prin diferite metode,
cele mai uzuale fiind funcționalizarea defectelor, funcționalizarea non -covalentă și cea
covalentă. Aceste metode au fost clasificate în metode fizice, chimice și electrochimice. În
ultimii ani însă a mai fost introdusă o metodă avînd la bază conceptul ”click chemistry”. [68]

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

21
1.5.1 Funcționalizarea ce implică crearea de defecte
Această metodă constă în introducerea grupărilor carbonil, carboxil sau hidroxil în
nanotuburile de carbon. Prin urmare, în urma acestui tratament capetele nanotuburilor se
deschid, creându -se defecte și totodată realizându -se și scurtarea nanotuburilor de carbon.
Numărul de grupări de pe suprafața nanotuburilor depinde de tăr ia tratamentului
acidului/amestecului oxidant și de temperatura la care se realizează procesul. Toate
tratamentele oxidative în principal atacă capetele nanotuburilor de carbon.
Această metodă bazată pe realizarea de defecte prin crearea unor centri activi (grupări
carboxil, carbonil etc.) nu este eficientă în ceea ce privește dispersarea nanotuburilor în
matrici polimerice, însă poate fi extrem de utilă folosită ca primă etapă ce intervine în
funcționalizarea covalentă a nanotuburilor de carbon.[69,70]
1.5.2 Funcționalizarea non -covalentă

Această metodă prezintă un interes datorită faptului că nu implică compromiterea
proprietăților fizice a nanotuburilor, permițând totodată îmbunătățirea solubilității și procesării
nanotuburilor. Metoda prezintă avantajul menți neri structurii aromatice a nanotuburiloe și
păstrării caracteristicilor electrice. Interacțiile hidrofobe de tip π -π sunt de obicei implicate în
stabilizarea noncovalentă. Până în prezent printre cele mai folosite molecule implicate în
dispersia nanotubur ilor se numără surfactanții, polimerii -biopolimerii și biomacromoleculele.
Surfactanții sunt utilizați frecvent datorită prețului lor scăzut precum și a
disponibilități lor într -o gamă variată. Polimerii și biopolimerii (acizii nucleici și peptidele) s –
au dovedit a fi foarte eficienți în procesele de dispersie.[71,72]

1.5.3 Funcționalizarea covalentă
Funcționalizarea covalentă presupune crearea unor legături chimice puternice între
polimeri și nanotuburile de carbon. Există două metode de grefare a nanotuburilor și anume:
 Grefarea la (”grafting to”) presupune sinteza unui polimer cu o masă
moleculară specifică și grupări terminale reactive sau precursori
radicali. Catena polimeră este atașată pe suprafața nanotuburilor prin
adiție
 Grefarea de la (”grafting from”) presupune polimerizarea in situ a
monomerilor pe suprafața nanotuburilor, inițiată de speciile chimice
imobilizați pe pereți laterali externi ai nanotuburilor, precum și la
capetele acestor.
Avantajul metodei ”grafting to” este acela că se pot folosi poli meri din comerț
caracterizați prin masă moleculară și polidispersie controlată. Iar marele dezavantaj al acestei
metode constă în gradul scăzut de grefare a acestor polimeri pe suprafața nanotuburilor.
Avantajul metodei ”grafting from” constă în grefarea u nei cantități ridicate de compuși
organici datorită diminuării împiedicării sterice.[73,74]

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

22
1.5.4 Funcționalizarea ”click chemistry”

Termenul de ”click chemistry” a fost introdus de K.Barry Sharpless în anul 2001 și
vizează acele reacții chimice de obținere și purificare rapide. Reacția Huisgen de cicloadiție
reprezintă cea mai uzuală reacție în conceptul ”click chemistry”.
Această metodă permite introducerea ușoară a grupărilor de tip azide și alchine în
moleculele organice și polimerice. Grupările azide și cele de tip acetilenice sunt stabile în
numeroase reacții organice și medii biologice. Principalul avantaj al acestei metode este
puritatea ridicată și faptul că grupările funcționale sunt stabile.[75,76]

1.6 ÎNCAPSULAREA MEDICAMENTELOR ANTITUMORALE PE SUPRAFAȚA
MWCNTS
Sistemele cu eliberare controlată a medicamentelor sunt într -o continuă cercetare în
vederea îmbunătățirii profilului farmacologic și proprietăților terapeutice ale medicamentelor
administrate. Scopul sistemelor cu eliberare controlată viz ează minimizarea degradării
medicamentelor, creșterea biodisponibilității, scăderea toxicității și a efectelor secundare ale
medicame ntelor caracterizate printr -o citotoxicitate ridicată, eliberarea controlată și
diminuarea cantității necesare. Administr area convențională a medicamentelor uneori eșuează
datorită solubilității scăzute a medicamentelor precum și distribuției și selectivității scăzute. În
comparație cu sistemele cu eliberare controlată pe bază de polimeri, CNT prezintă un raport
lungime -diam etru net superior care reprezintă un argument promițător în vederea aplicării
acestor materiale în domeniul biomedical (sistemelor cu eliberare controlată).[77,78]
Extinderea aplicațiilor CNT și în acest domeniu a fost motivată de capacitatea
CNT de a penetra celulele. Mecanismul penetrării nu este încă elucidat complet. Tipul
moleculei atașate covalent sau noncovalent de pereții externi ai CNT joacă un rol important în
procesul de transport al acestora în celule. Capacitatea CNT de a penetra membran a celulară a
fost explorată în vederea transportului unor molecule organice mici moleculare.
Medicamentele caracterizate prin mase moleculare scăzute precum antitumoralele
(doxorubicin, cisplatin, paclitaxel), anti -fungicele pot fi conjugate covalent de su prafața CNT.
De exemplu, paclitaxelul a fost atașat de suprafața CNT acoperit cu PEG prin intermediul
legăturilor esterice. Doxorubicinul, un alt medicament utilizat în terapia cancerului poate fi
atașat de suprafața CNT modificată cu PEG atingându -se conc entrații ridicate de peste 4 g
medicament/1g CNT. [79,80]
Atașarea medicamentului de suprafața CNT este dependentă de va loarea pH -ului.
Utilizarea CNT î n aplicațiile biomedicale ca vector sau agent de încapsulare a
medicamentelor a fost propusă în numeroase studii, fiind argumentată prin existența
unor spații cu capacitate de încapsulare și lipsa degradării în corpul uman datorită
proprietăților chimice și mecanice.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

23

Capitolul 2. NANOTEHNOLOGIE ÎN MEDICINĂ
2.1 MEDICAMENTE ANTI TUMORALE

Medicamentele anticancer sau antineoplazice, sunt acele medicamente folosite în tratarea
afecțiunilor maligne sau excrescente canceroase. Tratamentul medicamentos poate fi
administrat singur sau în combinație cu alte tratamente, de exemplu radioterapia și chirurgia.
Medicamentele anticancer sunt utilizate pentru a controla creșterea celulelor canceroase.
Cancerul este definit de obicei ca creșterea necontrolată a celulelor, cu pierderea diferențierii
și în mod normal cu metastazare (răspândi rea cancerului la alte organe și țesuturi). Terapia
medicamentoasă este utilizată cu precădere atunci când tumora s -a extins, sau se poate
răspândi, la toate organele sau țesuturile corpului.
Domeniul citostaticelor – medicamente anticancer – a cunoscut în ultimele decenii o
dezvoltare deosebită. Dată fiind incidența crescută a bolilor neoplazice, cercetarea medicală s –
a axat permanent pe această clasă de agenți terapeutici, ajungându -se la o mare diversitate de
preparate, fiecare având o sferă de indicații precise, însă majoritatea acestora fiind utilizabile
în mai multe tipuri de neoplazii.[81,82]
Clasificarea citostaticelor este realizată în funcție de modul lor de acțiune asupra celulelor
atipice maligne, existând mai multe grupe de exemplu grupa compuși lor platinați, ce conțin Pt
(cisplatin, carboplatin, oxaliplatin); alcaloizi vegetali ce conțin subgrupele: Vinca rosea
(vincristină,videsin); derivați semisintetici (vinorelbin); derivați de podofilotixină (etopozid);
taxani (paclitaxel, docetaxel). Trebu ie subliniat faptul că în funcție de tipul de cancer s -au
întocmit anumite protocoale terapeutice bine stabilite, în care se folosesc concomitent sau
secvențial mai multe medicamente antitumorale, realizându -se astfel cure repetate de
polichimioterapie ant ineoplazică, cu durată variabilă. Aceste citostatice se calculează de
obicei pe m2/suprafața corporală și doar la câteva dintre ele pe kg/corp de greutate. Alături de
citostatice de regulă se mai administrază și alți agenți terapeutici ca de exemplu alte
medicamente care să anihileze cât mai mult din unele reacți adverse intense ale acestor
medicamente.
Numai în urma aplicării stricte ale acestor protocoale au putut fi posibile unele vindecări
sau remisiuni de ani de zile în bolile proliferative maligne. Însă trebuie menționat și faptul că
există și un număr suficient de mare de reacții adverse ale acestor medicamente, unele dintre
ele chiar punând viața pacientului în pericol.[83,84]
Medicamentele antitumorale se mai pot clasifica în citostatice „dependen te de ciclu”
(acestea acționând în câte o fază a ciclului celular) și citostatice „independente de ciclu”
acționând prin mecanisme diferite. Astfel, agenții de alchilare (compușii cu platină), distrug
celulele maligne prin introducerea unui radical alchil (-CnH2n+1) în moleculele de proteine și
nucleoproteine din celulele canceroase, îndeosebi în molecula de ADN. Agenții de alchilare
se legă covalent de molecule de ADN pe care ulterior, prin acține directă o distrug. Aceștia au
un spectru larg de activitate tumorală, au activitate atât asupra celulelor proliferative cât și
non-poliferative, de aceea au risc crescut de apariție a leucemiei secundare.
Compușii cu platină interferează cu moleculele de ADN ale celulelor maligne, de aceea
sunt similari cu agenți de alchilare, inhibând sinteza de ADN și ARN. Terapia pe bază de
platină se raportează la o anumită clasă de medicamente citotoxice chimioterapice, care sunt
derivate din elementul platină. [85,86]
Primul citostatic pe bază de platină a fost cisplatinul, ce continuă de 40 de ani să fie cel
mai utilizat în anumite tipuri de cancer. În acest timp oamenii de știință din domeniul
medicinei și nu numai, au căutat și caută noi oportunități de a îmbunătăți eficacitatea
antitumorală a acestor medicamente pe bază d e platină, prin reducerea profilului de toxicitate
precum și consolidarea rezistenței acestora prin extinderea clasei terapeutice, prin includerea

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

24
unui numar mai mare de analogi ai cisplatinei. S -au realizat numeroase studii clinice la mai
multe tipuri de cancer pentru a determina gradul de siguranță în utilizarea terapiei cu aceste
medicamente.
Cisplatina, cisplatin sau cis -diamminedechloroplatinum (II) (CDDP) este un medicament
antitumoral. Acesta a fost primul medicament din clasa de medicamente anti -cancer pe bază
de platină, ce acum include și medicamentele carboplatin și oxaliplatin. Acest complex de
platină reacționează ”in vitro” prin legarea reticulară a ADN -ului, ceea ce determină în final
apoptoza (moartea programată a celulelor).
Sinteza de cisplatin este clasică în chimia anorganică. Pornind de la tereacloroplatinat de
potasiu (II), K 2[PtCl 4], primul ligant NH 3 este adăugat la oricare dintre cele patru poziții
echivalente, cel de -al doilea NH 3 poate fi adăugat atât în poziția cis cât și tran s.Pentru că Cl-1
are un efect mai mare decât trans NH 3 a doua amină este substituită preferențial în poziție
trans la un ligant clorură și prin urmare cis la amina inițială. Efectul trans de săruri halogen
având ordinea I>Br>Cl, prin urmare se realizează s inteza cu ajutorul [PlI 4]2-, ce asigură un
randament și o puritate mai mare a izomerului cis prin urmare a conversiei PlI 2(NH 2)2 în
PlCl 2(NH 2)2.

Compusul cis -[Pt(NH 3)2(Cl) 2] a fost descris pentru prima dată de către Michele Peyrone în
1845, cunoscută mul t timp ca sarea lui Peyrone. Structura a fost dedusă de către Alfred
Werner în 1839. În 1965 Bernartt Rosrnberg et al. de la Michigan State University descoperă
acidental că electroliza de electrozi de platină generează un complex de platină ce interferă c u
câmplul electric al bacteriilor E.colii , această ipoteză duce la punerea bazei în tratamentul
anti-cancer cu complex de paltină, bineînteles urmând o istorie vastă de mecanisme de acțiune
și profil de toxicitate. Astfel, în 1978 cisplatinul este aprobat pentru utilizarea în tratamentul
cancerului de către FDA (Food and Drug Administration) – este organul internațional de
punere pe piață a medicamentelor și suplimentelor alimentare.
În prezent cisplatinul se administrează intravenos ca perfuzie pe termen s curt pentru
tratarea de afecțiuni maligne solide, în plus cisplatinul mai este folosit și în terapia Auger
(radioterapie). Însă cisplatinul are o serie de reacții adverse grave cum ar fi: nefrotoxicitatea,
neurotoxicitatea, ototoxicitatea etc.
Așa cum am arătat anterior mai există însă un izomer mult mai toxic, trans –
[Pt(NH 3)2(Cl) 2] ce nu prezintă un efect farmaceutic comparabil, de aceea se folosește o
procedură numită procedura lui Woollins et al. pentru depistarea acestui izomer ce se bazează
pe clasicu l ”testul Kurnikov”, unde tioureea reacționează cu proba pentru a se obține derivați
ce pot fi ușor separați și detectați prin HPLC.[88 -91]
Un alt medicament din aceeași grupă este carboplatinul. Carboplatinul este de generația a
doua, având însă un grad d e toxicitate semnificativ mai mic. Acest medicament a fost aprobat
de FDA în 1989, de atunci fiind utilizat într -o schemă mare de tratamente împotriva

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

25
cancerului. Însă marele neajuns al acestui medicament este acela că nu poate fi utilizat în
tratamentele unde cisplatinul nu a dat răspuns.
În ceea ce priveste structura sa, carboplatinul se diferă de cisplatin prin faptul că în locul
ionilor de clor are dublă legatură carboxil (CBDCA). Această caracteristică explică de ce în
literatura de specialitate se fol osește abrevierea ”CBDCA” când este vorba de carboplatin.
Din studiile clinice reiese faptul că carboplatinul are o retenție de injumătățire de 30 ore, deci
efectele sunt de lungă durată. Reacția de sinteză este următoarea:

Însă ca un beneficiu al acestu i medicament în afară de timpul de retenție mare,
carboplatinul față de cisplatin are efecte secundare mult mai reduse. În prezent încă se mai fac
studii clinice pe acest medicament.[92 -95]
Un alt medicament din grupa compușilor cu platină este oxaliplatin ul, acest medicament
este de generația a treia. El fiind aprobat de FDA din 2004. Oxaliplatinul se administrază de
regulă în cazurile avansate de cancer împreună cu un medicament din grupa alcaloizilor
vegetali –taxani (docetaxel).
Pentru acest medicament nu sunt încă date suficiente el fiind momentan în perioada de
studii clinice. Structura chimică a oxaliplatinului este:

Din punct de vedere al structuri sale chimice oxaliplatinul are un plan pătrat de platină (II)
în centru. Spre deosebire de cisplatin și carboplatin acesta prezintă caracteristic bidentat de tip
ligand 1,2 -diaminociclohexan în locul celor doi liganzi amino dublu legați, acesta având de
asemenea caracteristic un grup oxalat dublu legat. Ca și reacții adverse ale oxaliplatinului se
pot men ționa: dureri abdominale și neuropatia. Ca și celelalte medicamente din grupa sa se
administrează intravenos.[96 -100]
Un alt grup de medicamente anticancer des utilizat este acela al alcaloizilor vegetali,
subgrupa taxanilor. Din această subgrupă face part e și docetaxelul.
Docetaxelul este un citostatic ce se administrează de regulă în cancerul cu celule mici.
Este relativ nou pe piață ele fiind aprobat spre a fi administrat de FDA în 2005. Este un
preparat semi –sintetic. Docetaxelul este un analog al paclitaxelului, el fiin d mai usor de extras
dacât paclitaxelul, este un produs esterificat de 10 –deacetilbaccatin III, fiind extras mai ușor
din scoarța de copac al arborelui Tisa european .
Din punct de verdere al structurii chimice cele două medicamente se diferențiază prin
două poziții și anume: docetaxelul prezintă o grupare hidroxil în poziția C 10, în timp ce
paclitaxelul în aceeași poziție prezintă un ester acetat. A doua diferențiere este aceea că
docetaxelul prezintă un ester carbamat de terț -butil la catena laterală a fe nilpropionatului, pe
când paclitaxelul în aceeași poziție are atașat o amidă benzilică. Schimbarea de la C 10 a

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

26
grupării funcționale îl face pe docetaxel mult mai solubil în apă deci mai hidrofob. Structura
chimică a docetaxelului este:

Ca majoritatea ci tostaticelor, docetaxelul se administrază intravenos.Din datele studiilor
clinice s -a demonstrat că concentrația dozei de medicament este direct proporțională cu
concentrația plasmatică, știindu -se faptul că docetaxelul este un agent specific ciclului celu lar,
deci având o citotoxicitate crescută pentru toate diviziunile celulare. Dintre reacțiile adverse
mai pronunțate am putea aminti: alopecia, neutropenie etc.[101 -105]

2.2 NANOTOXICOLOGIA

Nanotoxicologia reprezintă realizarea studiului de toxicitate al nanomaterialelor. Din
cauza efectelor cuantice de dimensiune și suprafață mare în raport cu volumul,
nanomaterialele au proprietăți unice, comparative cu ale omologilor lor mai mari.
Nanotoxicologia este o ramură a bionanoștiinței ce se ocupă cu studiul și aplicațiile
toxicității asupra nanomaterialelor [106,107]. Nanomaterialele, chiar și atunci când sunt
alcătuite din materiale inerte, precum ar fi aurul, pot deveni extrem de active la dimensiuni
nanometrice.
Deși s -a demonstrat că o serie de nanoparticu le sunt toxice, sunt date insuficiente despre
mecanism. Literatura științifică referitoare la nanotoxicologii cuprinde în general efectele
citotoxice ale nanomaterialelor în sisteme de culturi de celule (in vitro)[108,109] sau în
țesuturi(in vivo). De exem plu, o serie de articole recente[110 -114] tratează acumularea
nanoparticulelor în celule.
Determinarea toxicității nanotuburilor de carbon au ridicat numeroase semne de întrebare
în nanotehnologie. Din păcate cercetările legate de acest subiect sunt abia l a început.
Rezultatele preliminare evidențiază faptul că sunt numeroase dificultăți în a evalua gradul de
toxicitate a acestui material eterogen. Parametrii ca: structura, mărimea, distribuția, suprafața,
încărcarea electrică au un mare impact asupra react ivității nanotuburilor de carbon.
Cu toate acestea, din date recente reiese faptul că nanotuburile de carbon pot trece cu
ușurință membrana citoplasmei ducând la inflamarea organelor. De exemplu, în urma unor
teste efectuate de către Universitatea Cambrid ge, s -a ajuns la concluzia că nanotuburile de
carbon și în special cele cu pereți multipli se pot acumula în citoplasma celulelor ducând la
moartea acestor celule. Aceste teste au arătat că indiferent de procesul de sinteză al
nanotuburilor de carbon cu pe reți multipli folosit, se pot acumula cu ușurință în plămâni, fiind
capabile să producă inflamații.
Interesul recent asupra nanotoxicologiei la scara nanometrică se datorează unor progrese
științifice ce au dus la îmbunătățirea capacității de sinteză a par ticulelor specifice pentru o
gamă de dimensiuni cuprinse între 1 și 100 nm. Toxicologia unor nanoparticule s -a studiat la
început în cadrul unor studii pentru particulele ultrafine (Oberdörster, Oberdörster și
Oberdorster 2005).
Nanotehnologia este manip ularea materiei la scară atomică pentru a crea structuri ce pot fi
dezvoltate în noi produse, ce pot fi utilizate în inginerie, știință și medicină. Nanotehnologia a

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

27
fost revoluționată prin tehnici îmbunătățite de sinteză, progrese accelerate în chimie și fizică
la nivel atomic și îmbunătățirea întelegerii structurilor intracelulare la nivel molecular (Iijima
1991; National Research Council 2006). Prin studierea unor nanoparticule care au mai fost
studiate anterior doar în calitate de component a unor amest ecuri, această revizuire reprezintă
o introducere în nanotoxicologie și patologie toxicologică ale unor produse de primă
generație.[115 -120]
Elementul carbon este cunoscut ca fiind componenta majoră a organismelor biologice și a
altor compuși cum ar fi: di amantul, negrul de fum, grafitul. Însă surprinzător în anul 1985 se
descoperă o nouă aranjare a carbonului, organizată în pentagoane și hexagoane de carbon,
formând o sferă goală alcătuită din 60 de atomi de carbon (C 60), o structură inițial cunoscută
sub denumirea de buckmisterfullerene (Kroto et al. 1958).
În mai puțin de un deceniu, această structură a carbonului C 60 este sintetizată sub formă de
tuburi cu unul, doi sau mai mulți pereți (Ebbesen and Ajayan 1992; Iijima 1991), aceste tuburi
goale fiind cu noscute sub denumirea de nanotuburi de carbon. Astfel s -au dezvoltat o întreagă
varietate de metode de sinteză prin diferite tehnici cum ar fi utilizarea de catalizatori metalici,
ce pot afecta compoziția produsului finit, inclusiv prin prezența sau absenț a de metale din
nanotuburi (Bonner 2010).[121,122]
Așa cum am arătat mai sus una din principala utilizare a acestor nanotuburi de carbon este
livrarea de medicamente. În domeniul livrări de medicamente, nanotuburile de carbon au atras
atenția încă de la în ceput fiind utilizate ca transportori, vectori datorită caracteristicilor lor
distinctive, cum ar fi suprafața mare de înglobare, absorția celulară sporită și posibilitatea
mare de conjugare cu diferite terapii, datorită dimensiunilor și efectelor secundar e reduse.
În principal, nanotuburile de carbon se utilizează ca „vectori” în livrarea medicamentelor
utilizate în combaterea cancerului, ele fiind utilizate fie ca transportor principal cât și ca
material adjuvant.

2.3 RISC ȘI AVANTAJE ÎN UTILIZAREA STRUCTURILOR NANO

Acest domeniu al structurilor nano este relativ nou, și a evoluat odată cu necesitatea
creșterii găsiri de noi materiale biocompatibile pentru reducerea intoleranței organismelor vii.
De regulă, aceste structuri nano se folosesc pentru r ealizarea de proteze și aliaje dentare,
componente artificiale pentru înlocuirea de părți ale unor organe sau chiar integral (esofag,
ochi, plamâni etc), mai nou aceste structuri nano se folosesc și pentru livrare de medicamente.
Sinteza nanomaterialelor a permis o nouă abordare. Aceste nanomateriale nu sunt
altceva decât tot ceea ce cunoaștem ca structură macro însă redusă la nivel nanometric,
prezentând de cele mai multe ori aceleași proprietăți ca materialele la scară macroscopică,
doar fiind amplificate . Nanomaterialele nu sunt realizate prin metoda „up -down” (reducere
dimensional) fiind realizate prin metoda inversă ”bottom -up” împrumutând mult din
procedeele chimiei supramoleculare, coloizilor, sol -gel, inginerie genetică și biologie/
biochimie molecul ară. Peste acestea s -au identificat noile procedee de manipularea și sinteza
bazate pe microscopia de forță atomică, procedee de autoasamblare (SAM), manipularea cu
fascicule laser (tweezer), înregistrate direct prin ink -jet etc. Diametrele lor fiind egale sau
comparabile cu cele ale virusurilor; activitatea lor este adeseori amplificată datorită
mesostructurii și forțelor superficiale total diferite de ce se întâmplă la dimensiuni normale.
Interesul în potențiale aplicații biomedicale ale nanomaterialelor și ale materialelor
nanostructurate, provine din percepția că ele sunt capabile să interacționeze cu biomolecule
individuale, celule și părțile lor individuale și alte structuri biologice.
Pe o scală a mărimilor se observă că domeniul dimensional al nano particulelor
acoperă o vastă arie dimensională comparabilă cu microorganismele sau virusurile. Vor fi

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

28
abordate câteva dintre aceste aspecte ale impactului nanoparticulelor în medicină, unele dintre
ele fiind dezbătute în această teză.
Nanoparticulele de ca rbon există în mediul înconjurător la tot pasul datorită emanațiilor
de gaze incomplet arse ce pot fi inhalate, ajungând să fie localizate în diferite organe dar cel
mai adesea în circuitul sanguin unde cu glucoza, alți mediatori împreună cu microorganisme le
patogene pot forma adevărate celule miniaturizate bioelectrice iar produși pot varia de la cei
inofensivi până la accelerarea formări de toxine. Astăzi există largi studii de a crea miniroboți
ce folosesc substanțele din circuitul metabolic ce produc el ectricitate și energia necesară
pentru transportul medicamentelor la o țintă precisă. Ansamblu acesta de medicament învelit
în filme inteligente cu recunoaștere moleculară a celulelor bolnave este intens studiat ca
domeniu specific de ”drug delivery” – transport inteligent de medicamente.[123,124]
Structura și activitatea specifică a nanoparticulelor de carbon rezultate din sinteza prin
piroliză laser, a arătat că în anumite situații pot accelera transportul de oxigen spre
microorganismele aerobe jucînd rol de „pompe de oxigen”. Particule carbonice de dimensiuni
submicronice sunt răspîndite prin intermediul curenților de aer pe toata suprafața Terrei dar
sunt cu precădere concentrate în marile aglomerări urbane, fiind un factor important în
fenomenul poluări i. Ele au o proveniență foarte diversă, de la emisiile motoarelor (îndeosebi
cele Diesel), termocentralelor și pînă la incendii. Acțiunea lor asupra sănătății oamenilor este
atât directă, prin afectarea sănătății oamenilor, în speță a sistemului respirator și a altor
sisteme [125, 126], dar poate fi și indirectă, prin creșterea incidenței diferitelor infecții
bacteriene ca urmare a interacției acestor microorganisme patogene cu particule aflate în
suspensie. Microorganismele coexistă cu oamenii de foarte mu lt timp și unele au dezvoltat
relații simbiotice cu acesta, pe când altele atacă organismul uman, putând fi foarte virulente.
Poarta de intrare a acestora din urmă poate fi atât pielea, cât și sistemul respirator sau cel
digestiv.
Nanoparticulele carbonic e au două caracteristici foarte importante care le fac indicate
pentru studiul interacției lor cu microorganismele: au o suprafață specifică foarte mare și o
reactivitate foarte ridicată, care le fac apte pentru a influența dezvoltarea bacteriilor cu care
vin în contact. Nanoparticulele de carbon au o foarte mare activitate chimică pe de o parte
datorită legăturilor nesatisfacute (așa numitele «dangling bonds»), adică electroni necuplați,
iar pe de altă parte datorită grupărilor chimice ce apar la marginile planelor grafenice prin
expunerea acestor nanoparticule la oxigenul din aer. Aceste grupări pot fi atât acide: carboxil,
hidroxil fenolic, hidroxil lactolic și chiar lactona, dar s -a emis ipoteza că și alte structuri
oxigenate cum sunt resturi de cromen, cetone și pirone pot prezenta proprietati bazice [127].
Sursa bazicității carbonului o reprezintă electronii π delocalizați din planele bazale [128,129].
O altă direcție a fost aceea a determinării activității antimicrobiene a argintului (0,05%
masic) dep us pe fibre de carbon activate [130]. Concluzia a fost că efectul anti -microbian nu
pare a fi legat exclusiv de prezența argintului și depinde și de concentrația oxigenului
dizolvat.
Faptul că suprafața nanoparticulelor carbonice prezintă proprietăți acid o-bazice, ceea ce
înseamnă donoare și acceptoare de protoni este un alt argument în favoarea unei interacții
puternice cu celulele bacteriene, știut fiind faptul că acestea prezintă sisteme proteice cu
funcții de «pompe» de protoni. O alta propritate a sup rafeței nanoparticulelor carbonice o
constituie cea redox, adică proprietatea de cedare -acceptare de electroni. Un grup de
cercetători americani a studiat aceasta proprietate prin metode de spectrofotometrie UV -Vis și
potențiometrice expunand particulele d e negru de fum de furnal, unor diversi agenți redox
cum sunt Cr(VI), Mn(VII), Fe(III) si SO 3²-. Abilitatea suprafeței acestor particule carbonice de
a participa la reacții redox cu acești reactivi a fost corelată cu atribute morfologice cum sunt
dimensiune a cristalitelor și aria suprafeței. Datele au arătat că abilitatea acestui tip de carbon
de a accepta/dona electroni este funcție de densitatea de defecte pe suprafața negrului de fum
[131].

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

29
Transferul de electroni este esențial în multe procese celulare, cum ar fi de exemplu
cele de fotosinteză și de respirație. Se poate presupune asftel și posibiltatea existenței unui
schimb electronic la contactul bacteriilor cu nanoparticulele carbonice, prin intermediul
proteinelor existente în peretele bacterian. Deș i suprafața carbonulului este de obicei
hidrofobă, structura chimică se poate modifica pentru a crește hidrofilicitatea [132]. S -a
amintit mai sus că oxigenul reacționează cu suprafața carbonică conducând la diverse grupări,
polare, cu caracter puternic hi drofil. Aceste grupări pot atrage nu doar moleculele de apă dar
și alte grupe polare ce se găsesc din abundență pe suprafața peretelui bacterian, astfel ele pot
adera foarte strâns la nanoparticulele de carbon. Trebuie reținut că grupele carboxil și hidrox il
fenolic de la suprafața carbonului pot ioniza cu formare de ioni de tip Ar -COO ̄ și Ar -O ̄, unde
Ar reprezintă restul carbonic cu caracter aromatic. De asemenea, aceste grupe pot interacționa
cu structurile ce prezintă molecule ionizate pozitiv de la su prafața peretelui celular, cu
formare de legături ionice puternice. Suprafața specifică foarte mare ca și porozitatea acestor
nanoparticule permit adsorbția prin legături slabe a oxigenului din aer dar și a unor nutrienți
din mediul de cultură. Aceste subs tanțe adsorbite vor fi eliberate către bacteriile care aderente
la nanoparticule, fenomen ce poate constitui o explicație pertinentă pentru dezvoltarea foarte
rapidă a coloniilor de microorganisme. În concluzie, suprafața carbonului conține o proporție
variabila de situsuri active, constituite de către valențele nesaturate de la marginea straturilor
grafenice formate de atomii de carbon, proporție ce crește desigur cu creșterea porozitătii și a
dimensiunii suprafeței; pe de altă parte, prezența unor heteroa tomi cum sunt în principal
oxigenul, hidrogenul și azotul de asemenea introduce situsuri active la suprafața carbonului, și
deci aceasta suprafața nu e deloc inertă cum ar părea [133].
În concluzie se poate afirma că necesitatea unui răspuns mai rapid a i nvestigațiilor
clinice cere furnizarea unui material funcționalizat mai avansat. O deosebită importanță
trebuie acordată impactului nano -particulelor asupra evoluției și calități vieții umane. Din
acest motiv conceperea unor structuri bionanocompozite cu n anoparticule carbonice ar pute a
da câteva răspunsuri extrem de importante pentru medicină și industria
farmaceutică.[134,135]

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

30

Capitolul 3. METODE DE CARACTERIZARE A MWCNTs

3.1 SPECTROSCOPIE FT -IR
Spectroscopia în infraroșu este o tehnică de investigare des întâlnită în studierea
materialelor atât organice cât si anorganice. În principiu, se bazează pe măsurarea absorbției
undelor electromagnetice IR într -un anumit interval de frecvențe. Undele electromagnetice
utilizate în spectroscopia IR a u frecvențe cuprinse între 1.9 x 1013 și 1.2 x 1014Hz,
corespunzând unor energii a fotonilor situate în intervalul 0.078 și 0.5eV, conform relației lui
Planck:
𝐸=ℎ𝜈 (3.1)
unde: h este constanta lui Planck, iar ν este frecvența.[136,137]
În practică sp ectrele IR pot fi înregistrate utilizând două tipuri diferite de spectre IR:
a) aparate clasice cu fascicul dublu de radiație electomagnetică și unul
optic;
b) aparate modern cu iradiere în pulsuri și transformare Fourier ( FTIR)
Ambele tipuri de spectroscopie IR se bazează pe același tip de principiu de
funcționare.
O moleculă poate suferi, prin absorbția unui foton și în funcție de energia acestuia,
trei feluri de schimbări sau variații ale energiei ei: o variație a energiei de rotație, o variație a
energiei de vibrație și o variație a energiei electronice.
Fiecare moleculă posedă niveluri energetice de rotație, de vibrație și electronice
proprii, caracterizate prin numere cuantice. Fiecare tranziție între două nivele energetice,
diferite prin numerele lor cuantice, determină apariția unei linii, în spectrul de absor bție al
moleculei. Liniile spectrale se contopesc apărând în spectru ca benzi de absorbție.
O tranziție de vibrație nu poate fi realizată niciodată singură, ci este totdeauna însoțită
de tranziții de rotație, manifestându -se fiecare printr -o linie spectral ă. Din cauza numărului lor
mare și a apropierii lor în spectru, ele se contopesc sub forma benzilor caracteristice ale
spectrelor în infraroșu (IR), aceste spectre fiind spectre de vibrație – rotație. [138,139]
Electrodinamica clasică și teoria cuantică mo dernă arată că interacția radiațiilor cu
substanța, manifestată fie prin absorbție, fie prin emisie, nu este posibilă decât dacă este
însoțită de o variație a momentului electric de dipol .
În infraroșu sunt active numai acele vibrații sau rotații molecula re care conduc la o
variație de moment electric de dipol . Toate celelalte vibrații sau rotații moleculare sunt
inactive în infraroșu .
Acest nivel de energie nu poate excita electronii, dar poate induce excitarea
vibrațională a legăturilor covalente dintre atomi sau grupări funcționale. Frecvențele pentru
care are loc absorbția sunt în directă legătură cu structura moleculelor sau a speciilor de
atomi, cu tipul legăturii și cu modurile posibile de vibrație („stretching” – întinderi,
„scissoring” – forfecări, „ rocking” – legănări și „twisting” – răsuciri). Pentru obținerea unui
spectru IR tipic, proba de studiat este expusă la un fascicul de lumină în infraroșu, iar
fasciculul transmis este colectat și analizat. Folosind frecvențele de absorbție caracteristice,
diferite grupări funcționale pot fi identificate rapid. În Tabelul 3.1. sunt listate frecvențele de
absorbție pentru câteva grupări funcționale [A. D. Cross, 1964]. [140 -148]

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

31

Tabel 3.1.1 Exemple de frecvențe de absorbție pentru câteva grupări funcționale.

Grupări funcționale Banda de absorbție (cm -1)
O-H, N -H, stretching >3200
P=O (liber) 1175 -1350
P=O (legat de H) 1150 -1250
P-OR esteri 900-1050
P-H stretching 2350 -2440
P-OH 2560 -2700
PO43 -, HPO42 -, H2PO4 – 950-1100
NO3 – 1340 -1410, 800 -860
B-O 1310 -1350
B-N 1330 -1380

3.2 MICROSCOPIA T.E.M

Reprezintă un procedeu de analiză la care radiația (fasciculul de electroni) trece prin
proba de analizat. Această metodă este utilizată la studiul structurilor cristaline, pentru analiza
defectelor de rețea. Deoarece corpurile solide absorb radiațiile, pentru analizat se realizează
probe cu grosimi cuprinse între 0.1 -1 mm.
Microscopul electronic cu transmisie folosește un fascicul de electroni accelerați și
focalizați de o serie de lentile magnetice ca re transmit prin specimen, la ieșire imaginea este
preluată de o serie de lentile și proiectată pe un ecran fluorescent. Imaginea formată poate fi
înregistrată pe un film fotografic sau poate fi preluată printr -un sistem optic de către o cameră
digitală si transmisă mai departe pe ecranul unui computer. Rezoluția microscopului are o
limită fundamentală dată de aberațiile de sfericitate, însă la noile generații de microscopuri,
aceasta a fost aproape eliminată.[149,150]
Modurile principale de formare a imagi nii în cazul TEM -ului sunt: diferența de
luminozitate (se bazează pe diferența de număr atomic și densitate între diferitele porțiuni ale
probei care va duce la un comportament modelat de legea lui Beer, adică unele porțiuni vor
permite o transmisie mai ri dicată decât altele și vor apărea mai luminoase), contrast dat de
difracție.
Proprietățile materialelor sunt direct dependente de microstructura lor, adică de factori
cum ar fi: densitatea și tipul defectelor rețelei cristaline, dimensiunea, distribuția și compoziția
fazelor prezente, segregarea localizată a impurităților și elementelor de microaliere, etc.
Microscopia electronică prin transmisie investighează structura internă a solidelor și oferă
posibilitatea obținerii unor detalii structurale sau ultras tructurale inaccesibile cu microscopia
optică.
Utilizarea tehnicii microscopiei electronice la examinarea și investigarea
ultramicrostructurii materialelor a devenit în prezent atât de frecventă încât este practic
imposibil de găsit un sector în domeniul n oilor materiale nanostructurate în care această
tehnică de mare eficiență să nu aibă un rol extrem de important.[151,152]

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

32
3.3 CROMATOGRAFIA LICHIDĂ DE ÎNALTĂ PERFORMANȚĂ
Prin cromatografie se înțelege o tehnică de separare calitativă sau cantitativă a
componentelor unui amestec de compuși, caracterizată prin utilizarea unei faze mobile (gaz
sau lichid) care se deplasează față de o fază staționară (lichid sau solid) iar diferențele între
vitezele de migrare ale compușilor între cele două faze conduc la se pararea acestora. Aparatul
pentru investigare utilizat se numește cromatograf iar o cromatogramă (figura 3.3) este
rezultatul vizual al măsurătorilor efectuate de instrument.
Cromatografia de înaltă performanță (HPLC) este o metodă de analiză calitativă
utilizată în biochimie și chimie analitică pentru separarea, identificarea și cuantificarea
compușilor. HPLC folosește o coloană încărcată cu diferite materiale (faza staționară ), o
pompă ce împinge faza(ele) mobilă(e) prin coloana și un detector care arată timpurile de
retenție ale moleculelor. Timpul de retenție depinde de interacțiunea dintre faza staționară,
moleculele de analizat și solvenții utilizați . Pentru identificarea analitului la ieșirea din
coloană, HPLC poate fi cuplat cu un spectrometru de masă sau cu un spectrometru în
infraroșu. [153,154,155]
3.4 SPECTROSCOPIA RAMAN
Spectroscopia Raman constituie o tehnică spectroscopică care se utilizează pentru
studiul modurilo r vibraționale, de rotație și de frecvență joase ale unui sistem. Din spectrele
Raman ale moleculelor se obțin următoarele informații:
 informații cu privire la grupările nepolare;
 tehnica Raman este complementară tehnicii IR;
 ajută la determinarea structur ii moleculare;
 studiul sistemelor amorfe și cristaline;
 caracterizarea materialelor.
Spectroscopia Raman relevă proprietățile structurale și electrice al nanotuburilor de
carbon SWCNT cât și MWCNT. Pentru nanotuburile de carbon, diametru, chiralitatea și
structura fonică reprezintă baza proprietăților mecanice. [156,157]
Spectrele de ordinul I și spectrele de ordinul II indică următoarele moduri vibraționale:
 radial breathing mode (RBM) de la 150 -350 cm-1 corespunde vibrațiilor
atomice ale atomilor de carbon în direcția radială și dă informații privind
diametrele nanotuburilor. Experimental s -a stabilit că frecvența RBM este
invers proporțională cu diametrul nanotuburilor conform relației:
ɷ=A
diametrul (nm)+B(cm-1) (3.4.1)
unde sunt constantele A=234cm-1/nm; B=10cm-1;
 banda G (G –grafit , specie de carbon ordonată (1565 -1595 cm-1) indică
tensionarea legăturilor carbon -carbon în plan grafenic. Semnalul G furnizat de
MWCNT are structură a cărei înfășurare ref lectă schimbările în distribuția
diametrelor nanotuburilor componente.
 banda D (D –dezordine, arată speciile de carbon dezordonate, defecte)
– banda Gʹ (datorită vibrațiilor benzii D)
ɷ𝐺ʹ=2∗ɷ(D) (3.4.2)

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

33
3.5 SPECTROSCOPIA DE MASĂ CU PLASMĂ CUPLATĂ INDUCTIV (ICP -MS)
ICP-MS este un tip de spectrometrie de masă, extrem de sensibilă prin care se poate
măsura o gamă largă de metale și unele nemetale, la concentrații foarte mici, la nivel de 1 -10
parți per trilion (ppt). Spre deosebire de spectrometria d e absorbție atomică (AAS), ICP -MS
are capacitatea de a detecta toate elementele simultan. Metoda ICP -MS se bazează pe
combinarea plasmei cuplate inductiv, ca metodă de ionizare, cu spectrometria de masă, ca
metodă de separare și detecție a ionilor. Întrucâ t în multe cazuri este nevoie să se determine
nu numai cantitatea totală dintr -un anumit element, ci și forma chimică a acestuia, întrucât
aceasta are un impact semnificativ asupra biodisponibilității, mobilității și toxicității acelui
element. Combinată c u diverse tehnici de separare cromatografica (cum ar fi cromatografia în
gaz sau lichid), metoda ICP -MS este o metodă puternică și versatilă pentru analiza speciilor
elementare, inclusiv a speciilor izotopice. Pe lângă probele clasice de sol, apă, hrană,
actualmente o gamă largă de probe biologice, atât solide, cât și lichide pot fi analizate prin
ICP-MS: sânge, urină, plasmă, ser, fluide interstițiale, organe interne, dinte, păr, oase și chiar
celule. [158,159]
Domeniile de aplicație sunt: toxicologia med icală și legală; patologie: disfuncții
metabolice, hepatice și renale, directe sau indirecte asociate dezechilibrului ionilor metalici;
nutriție și farmacologie: identificarea oligoelementelor, circulația și metabolismul compușilor
farmaceutici, a hranei ș i a suplimentelor alimentare; mediu: contaminarea cu metale a solului,
apei, florei și faunei, ca și impactul poluării asupra organismului uman; industrie: industria
alimentară, exploatări miniere și industria petrolieră. [160 -165]
3.6 Potențial Zeta (ZP)
În stratul de difuziune există un domeniu limitat în care ionii și particulele formează o
entitate stabilă. Așadar, particula și ionii absorbiți ai stratului Stern există funcțional ca o
singură unitate când se deplasează printr -un fluid. Când particula se deplasează (exp.: datorită
gravitației), ionii din acest strat se mișcă odată cu ea, dar orice ionii situați în afara acestuia nu
traversează particula. Acest domeniu este ”suprafața de forfecare hidrodinamică” sau ”plan de
alunecare”. Planul de alunecare este granița la care începe mișcarea relativă între stratul
imobilizat și fluidul mobil al mediului înconjurător. Potențialul care există la acestă suprafață
este cunoscută ca ”potențialul zeta” (ζ).[166,167]
Mărimea potențialului zeta oferă o indicație a supra stabilității potențiale ale sist emelor
coloidale. Valoarea poten țialului zeta a fost corelată cu stabilitatea particulei astfel:
 dacă toate particulele dintr -o suspensie are un potențial zeta puternic pozitiv
sau negativ, atunci ele vor avea tendința să se respingă între ele (cresc
repulsiile electrostatice), și ca urmare nu există tendința de floculare. Se
consideră că dacă repulsia electrostatică depășește forțele de atracție datorate
interacțiunilor Van der Waals, atunci sistemul coloidal va fi sta bil;
 dacă particulele au valori ale potențialului zeta scăzut, atunci nu există o forță
care să prevină apropiere particulelor și apare fenomenul de foculare urmat de
covalescență care vor conduce la separarea de faze.
O valoare a potențialului zeta (ZP) d e 25mV (negativă sau pozitivă) poate fi
considerată o valoare arbitrară care separă particulele puternic încărcate de cele s lab încărcate
(conform tabelului 3.6.1)

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

34
Tabelul 3.6.1 Stabilitatea sistemului coloidal
ZP [mV] Stabilitatea dispersiilor coloidale
0 ÷ ±5 coagulare sau floculare rapidă
±10 ÷ ±30 instabilitate incipientă
±30 ÷ ±40 stabilitate moderată
±40 ÷ ±60 stabilitate bună
>±60 stabilitate excelentă

Potențialul Zeta (ZP) este funcție de sarcină superficială a particulelor a oricărui strat
absorbit la interfață precum și a naturii și compoziției mediului. Când un strat de
macromolecule este absorbit pe suprafața particulei, el deplasează suplimentar planul de
forfecare de la suprafață și astfel poate modifica potențialul zeta.
Cel mai important factor care afectează potențialul zeta este pH -ul. Un exemplu
concludent în acest sens este acela al unei suspensii care prezintă un potențial zeta negativ.
Dacă se adaugă mai multă bază la acestă suspensie, atunci particulele vor avea t endință să
dobândească o sarcină negativă mai mare. Dacă se adaugă un acid la acestă suspensie se va
atinge un punct unde sarcina negativă se neutralizează. Orice adăugare suplimentară de acid
poate determina o creștere a sarcinii pozitive. Prin urmare, un potențial zeta reprezentat în
funcție de pH va fi pozitiv la un pH scăzut și va fi scăzut/negativ la un pH ridicat.
Punctul unde graficul trece prin potențialul zeta zero se numește punct izoelectic și
este foarte important din punct de vedere practic. A cesta este punctul unde sistemul coloidal
este cel mai puțin stabil.[168,169]

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

35

Partea a II -a – CONTRIBUȚII ORIGINALE

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

36

Capitolul 4. Materiale și Metode de caracterizare

4.1 Materiale prime utilizate
Materialele care s-au utilizat pentru analize în cadrul acestei teze au fost: nanotuburile
de carbon cu pereți multipli (MWCNT) și formele farmaceutice ale unor medicamente
(cisplatin, carboplatin, oxaliplatin, docetaxel, zometa) ce se administrează în terapia
cancerului, în special pentru cancerul cu celule mici.
Nanotuburile de carbon cu pereți multipli (MWCNT) au fost achiziționate de la firma
Sigma Aldrich având în compoziția sa 90% carbon și DxL 10 -15 nm x 0,1 -10 µm, fiind
obținute prin procedeeul de depunere prin ca taliză chimică (CDV).
Medicamente oncologice:

SBF compoziție: NaCl – 7.996 g/L, NaHCO3 – 0.350g/L, KCl – 0.224 g/L, K 2HPO 4·H2O –
0.228 g/L, MgCl 2·6H 2O – 0.305 g/L, HCl – 1mol/cm3, CaCl 2 – 0.278 g/L, Na 2SO 4 – 0.071
g/L, (CH 2OH) 3CNH 2 – 0.057 g/L;

BPS compoziție: NaCl – 8,01g/L, KCl – 0.224 g/L, K 2HPO 4·H2O – 1,78 g/L, KH 2PO 4 – 0,27
g/L
Tampon fosfat pH 9.6 compoziție: Na 2CO 3 – 1.59g/L, NaHCO 3 – 2.93g/L
Pregătirea probelor: Toate probele au fost pregătite conform Farmacopeei FR X . Probele
fiind preparate în condiții sterile de lucru și în conformitate cu protocolul de administrare a
medicamentelor.
4.2 Metode de caracterizare
Tehnicile experimentale utilizate pentru carac terizarea probelor au fost:
4.2.1 FT-IR (spectroscopie infraroșu cu transformată Fourier) – prin această analiză s -a
determinat analiza structurală;
4.2.2 TEM ( microscopie cu transmisie electronică) – prin această analiză s -au detreminat
morfologia, topografia probel or; Denumire Cisplatin
CDDP Carboplatin
CBDCA Oxaliplatin
OX Docetaxel
DTX Acid Zolidronic
ZOMETA
Concentrație 25 mg/mL 10 mg/mL 5 mg/mL 20 mg/mL 4 mg
Firma
producătoare EBEWE RADIOPHARMA
CO.LTD SANOFI SANOFI NOVARTIS

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

37
4.2.3 HPLC ( cromatografie lichidă de înaltă performanță ) – este o analiză cantitativă;
4.2.4 ICP-MS ( spectroscopie de masă cu plasmă cuplată inductiv) – este o analiză atât
calitativă cât și cantitativăale ionilor de platină eliberați din probe.
4.2.5 ZP (potențialul zeta) – prin acestă analiză s -a determinat tendința de aglomerare a
suspensiilor
4.2.1 FT -IR(spectroscopie infraroșu cu transformată Fourier) – spectrele IR se
obțin în urma detecției unor modificări ale intensității transmisiei/absorbanței în funcție de
frecvență. Astfel, majoritatea instrumentelor comercializate folosesc spectrofotometre
dispersive sau spectrofotometre cu transformată Fourier. Tehnicile de spectroscopie în
infraroșu se folosesc pentru identificarea benzilor corespunzătoare ionilor OH-, COO-, C=O,
C=C, O=O, CH 2, CH 3 din probele ce conțin medicamente și MWCNTs. Pentru a mări
sensitivitatea metodei s -a folosit un FTIR cu reflecție totală atenuată (ATR -FTIR) cu cristal
de diamant cu indice de refracție mare, Perkin ELMER Spectrum 100.
Lichid ele sunt studiate atât ca atare (substanță pură ), cât ți sub formă de soluții.
Lichidele pure nevolatile se pot analiza depunând o picătură între două discuri perfect șlefuite
de cristale de NaCl care se peresează una peste alta, ce se plasează în dreptul fascicolului
radiației IR.
În cazul de față, probele sunt analizate ca atare direct cu ajutorul accesoriului ATR al
spectrometrului Perkin Elmer 100.
4.2.2 TEM (microscop electronic cu transmisie) – cu ajutorul acestei metode s -a
studiat topografia și mo rfologia probelor de nanotuburi de carbon cu pereti multipli atât
functionalizați cât si nefunctionalizați. În cadrul experimentelor efectuate pe perioada
doctorală s -a folosit un microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410,60kV.
Pentru efec tuarea determinărilor probele au fost diluate în alcool etilic și mai apoi
lăsate la sonicat timp de aproximativ 5 minute, după care au fost așezate pe site.
Achiziționarea datelor s -a realizat printr -un sistem opic, imaginea fiind preluată de o cameră
digitală. Imaginile au fost prelucrate cu ajutorul programului IMAGEJ (program de ajustat
poza).
4.2.3 HPLC (cromatografie lichidă de înaltă performanță) – cu ajutorul acestei
metode s -a studiat cantitatea de medicament înglobat în nanotuburile cu perți multi pli, atât
funcționalizați cu gruparea carboxil cât și cu gruparea amino. Din informațiile obținute s -au
putut calcula și eficiența la încapsulare a medicamentelor.
În cadrul experimentelor efectuate pe perioada doctorală probele au fost analizate cu
un HPL C, Perkin Elmer SCIEX SUA (5µm, 150 mm x 4.1 mm) și s -a utilizat o coloană cu
fază inversă C18 -HPLC. Amestecul de solvenți a fost un tampon fosfat pH 9.6
(10mM)/acetonitril (Fischer Scientific) la un raport molar de 55:45, conținând 3mg %
perclorat de tetr abutilamoniu (Sigma Aldrich). Debitul utilizat a fost de 1mL/min la o lungime
de undă de 240 nm.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

38
4.2.4 ICP -MS (spectoscopie de masă cu plasmă inductiv) – cu ajutorul acestei
metode s -a studiat cantitatea de ioni de platină eliberată. În acest scop probele au fost
digestate intr -o soluție de HNO 3 ultrapură, după care au fost introduse pentru diferite perioade
de timp în lichid fiziologic (SBF). Vasele de laborator utilizate au fost confecționate din
polipropilenă, acestă masură fiind dictată de faptul că vas ele din sticlă ar putea impurifica
probele cu ioni de siliciu, duând la apariția unor date eronate. S -a lucrat în condiții de
temperatură si umiditate constante conform cu specificațiile de tip ISO clasa 7.
Probele astfel preparate au fost analizate la un spectometru de masă cuplată inductiv
ICP-MS Elan DRC -e Perkin Elmer SCIEX SUA. Limita de detecție a acestuia este de 0.001
µg ·g-1. Probele lichide sunt introduse intr -un nebulizator in-situ prin intermediul sistemului
de introducere a probei. De a colo ajung la plasmă, datorită unei temperaturi ridicate de 6000K
se transformă în stare de vapori și sunt transportate la ICP -MS pentru analiza elementară
cantitativă a ionilor din soluție.
4.2.5 ZP (potențialul zeta) – cu ajutorul acestei metode s -au stu diat stabilitatea cât și
dependența pH -ului față de concentrația probelor.
În cadrul experimentelor efectuate pe perioda doctorală, probele au fost analizate prin
măsurători electroforetice cu aparatul Nano ZS Zeasier (Malivan Instruments, Malvan, United
Kingdom). Înaintea masurătorilor probele au fost diluate cu o soluție de NaCl (0.9% g/v)
pentru a se ajusta conductivitatea la 50 µS cm. Toate probele au fost măsurate de trei ori la
25˚C, raportându -se media lor.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

39

Obiectivele temei de cercetare

Obiectivul principal al tezei este reprezentat de determinăriile efectuate asupra
funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli destinate aplicațiilor medicale.
Pentru a putea îndeplini acest obiectiv s -au avut în vedere datele exp erimentale necesare
elucidării acestei teme și pe baza acestor criterii s -au stabilit următoarele obiective specifice
ce trebuie analizate, îndeplinite și discutate:
1. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea carboxil și încapsularea
cisplatinulu i – Capitolul 5, subcapitolul 5.1
2. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea amino și încapsularea
cisplatinului – Capitolul 5, subcapitolul 5.2
3. Caracterizarea acestora din punct de vedere chimic – Capitolul 5, subcapitolul 5.1
și 5.2
4. Funcționaliz area nanotuburilor de carbon cu gruparea carboxil și încapsularea
carboplatinului – Capitolul 6, subcapitolul 6.1
5. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea amino și încapsularea
carboplatin – Capitolul 6, subcapitolul 6.2
6. Caracterizarea acestora din punct de vedere chimic – Capitolul 6, subcapitolul 6.1
și 6.2
7. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea carboxil și încapsularea
oxaliplatinului – Capitolul 7, subcapitolul 7.1
8. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea amino și încapsularea
oxaliplatin – Capitolul 6, subcapitolul 6.2
9. Caracterizarea acestora din punct de vedere chimic – Capitolul 7, subcapitolul 7.1
și 7.2
10. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu per eți multipli cu gruparea carboxil și
încorporarea acestora cu medicamente antitumorale, caracterizarea acestora din
punct de vedere chimic – Capitolul 8
Rezultatele îndeplinirii acestor obiective specifice au fost valorificate în 4 lucrării
prezentate la c onferințe internaționale de specialitate, au fost publicate 2 articole cotate ISI, 1
articol publicat intr -o revistă indexată ISI și 1 articol în Buletinul Stiințific al UPB.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

40

Capitolul 5. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli și
încapsularea cisplatinului

În cadrul acestui capitol se prezintă funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți
multipli, atât cu gruparea carboxil cât și cu gruparea amino precum și înglobarea cisplatinului.
Cisplatinul, este un medicament antitu moral pe bază de platină, ce se utilizează în terapia
cancerului cu celule mici (pulmonar, ovarian etc), singur sau în combinație cu alte
medicamente. El face parte din generația I de medicamente pe bază de platină. Acest complex
de platină reacționează ” in vitro ” prin legătura reticulară a ADN -ului, ceea ce determină în
final apoptoza ( moartea programată a celulelor).
Nanotuburile de carbon (CNT) sunt cele mai studiate structuri. CNT sunt insolubile în
marea majoritate a solvenților, iar prin funcținal izare se crește solubilitatea devenind mai
hidrofili și mai potiviți pentru aplicațiile biomedicale. În literatura de specialitate Bianco și
colab. au arătat că monofunctionalizarea și multi -funcționalizarea dă biocompatibilitate
crescu tă materialului [170]. În cazul nostru s -a pornit de la nanotuburi monofunctionalizate.
5.1 Funționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea
carboxil și încapsularea cisplatinului
Utilizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli ca sisteme cu eliberare controlată,
poate fi realizată prin legarea unor proteine sau chiar a unor agenți anticancerigeni
(medicamente), ele având capacitate mare de penetrare a membranei celulare. Astfel, conform
litaraturii de specialitate [171] în cazul nostru s -au luat aproximativ 0,6 g MWCNTs și s -au
dispersat în acid sulfuric de 98%, fiind lasate la sonicat 6 ore. După care s -au spălat cu apă
dublu distilată, uscându -se la 500˚C, obținându -se nanotuburile de carbon cu pereți multipli
funcționalizați cu gruparea carboxil ( MWCNT -COOH). După care s -a trecut la înglobarea
de medicament, lunându -se aproximativ 20 mg cisplatin (CDDP) dispersat în 5 ml ser
fiziologic la care s -au adăugat aproximativ 0,5 mg MWCNT -COOH (vezi figura 5.1)

Fig. 5.1 Schema funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli și înglobarea
cisplatinului

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

41
Pentru toate experimentele s -au facut determinări: FTIR, TEM HPLC, ICP -MS , iar
probele au fost preparate confor protocoalelor de administrare.
5.1.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este un instrument foarte util pentru detecția unor modificări ale
intensitățiilor benzilor corespunzătoare ionilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O , CH 2, CH 3 și a
oxizilor de platină.Așa cum am arătat în subcapitolul 4.2.1 spectrele au fost înregistrate cu
ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul măsurătorilor este
înregistrat între 6 00 și 4500 cm-1. În figura 5.1.1.1 avem spectrele specifice funcționalizării
nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea carboxil. Aceste benzii corespund cu
cele din literatura de specialitate.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45005060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH
33052134
1633

Fig. 5.1.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT -COOH
În figura 5.1.1. 2 avem spectrul specific înglobării medicamentului în nanotuburile de
carbon funcționalizare cu gru parea carboxil. Astfel în acest spectru observam o ușoară
deplasare spre dreapta a acestuia , precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific
nanotuburilor.

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45004045505560657075Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CDDP
330652137
1636733

Fig. 5.1.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT -COOH -CDDP
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea carboxil cât și înglobar ea de medicament
este prezentată în figura 5.1.1.3 și în tabelul 5.1.1, cele două spectre sunt apr oape identice,
datorită faptului că la înglobare s -au utilizat formele farmaceutice ale medicamentului și astfel
spectru specific cisplatinului se suprapune peste cel al MWCNT -COOH.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

42

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500405060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CDDP
MWCNT-COOH
Fig. 5.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT -COOH și MWCNT -COOH -CDDP

Tabelul 5.1.1 Atribuirea benzilor
MWCNT -COOH -CDDP MWCNT -COOH
Corespondență Număr de undă, cm-1 Număr de undă, cm-1
-OH 3308 3305
-CH 2 2137 2134
C=C 1414 1290
C=O 1636 1635
CDDP 733 ––––

5.1.2 Determinări TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor de cabon funcționalizate cu
gruparea carboxil și înglobate cu cisplatin, așa cum s -a arătat și în subcapitolul 4.2.2 s-a
utilizat un microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. T oate probele
au fost imersate în alcool etilic 98% și sonicate timp de 5 minute.
Din această analiză, se poate observa în figura 5.1.2 înglobarea cisplatinului în
MWCNT -COOH. Nanoparticulele de carbon cu pereți multipli au formă curbată de
aproximativ 1 0-20 nm în diametru și 1.1 -10 µm lungime. Imaginile TEM arată ca dimesiunile
boabelor de CDDP sunt de 10 -20 nm lățime și 10 -20 nm lungime având formă radială,
provenind dintr -un centru comun la intersecția a două nanotuburi de carbon și perpendicular
pe di recția longitudinală a nanotuburilor. Încapsularea medicamentului antitumoral este foarte
bine pus în evidență.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

43

Fig. 5.1.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT -COOH -CDDP
5.1.3 Determinări HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanotuburilor de carbon funcționalizate cu
gruparea carboxil și pentru încapsularea acestora cu cisplatin, așa cum am arătat în
subcapitolul 4.2.3 s-a utilizat un HPLC, Perkin Elmer SCIEX SUA (5µm, 150 mm x 4.1 mm)
și s-a utilizat o coloană cu fază inversă C18 -HPLC. Amestecul de solvenți a fost un tampon
fosfat pH 9.6 (10mM)/acetonitril (Fischer Scientific) la un raport molar de 55:45, conținând
3mg % perclorat de tetrabutilamoniu (Sigma Aldrich). Debitul utilizat a fos t de 1mL/min la o
lungime de undă de 340 nm.
Pentru determinare s -au luat în lucru echivalentul a 60 mg CDDP. Această cantitate
s-a dizolvat întru -un volum de 90 ml MeOH, timp de 30 de minute pe baia de sonicare,
amestecul fiind filtrat pe hârtie de fil tu cantitativă. Hârtia se spală cu aproximativ 5 ml
MeOH. Soluția astfel obținută este adusă la un volum de 100 ml. Din soluție s -a luat un volum
de 2,5 ml, aducîndu -se cantitativ la 50 ml cu fază mobilă. În continuare, se efectuează o
diluție de 2/3 cu fa ză mobilă. Se obține o concentrație a soluției de CDDP în concentație de
aproximativ de 20 µg/ml (relația 5.1.3.1):

60 (𝑚𝑔)
100 (𝑚𝑙) 𝑥2,5 (𝑚𝑙)
50 (𝑚𝑙) 𝑥6 (𝑚𝑙)
9 (𝑚𝑙)=20 µ𝑔
𝑚𝑙 (5.1.3.1)

Din soluția astfel obținută, se injecteză un volum de 20 µl în condițiile descrise.
Au fost preparate un număr de trei soluții de probă, fiecare din aceste fiind analizate
prin HPLC. Utilizînd ecuația dreptei de regresie (5.1.3.2):

𝐴𝑟𝑖𝑒 𝑝𝑖𝑐=6,3558 𝑥 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 ț𝑖𝑎 (µ𝑔/𝑚𝑙)+0,6774 (5.1.3.2)
a). b).

c). d).

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

44
După care am calculat concentrația de CDDP din soluțiile probelor analizate cromatografic
( Cp în µg/ml) cu relația 5.1.3.3 :
𝐶𝑝=𝐴𝑟𝑖𝑎 −0,6774
6,3554 (µg/ml) (5.1.3.3)
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în c adrul pregătirii probei pentru ana lizat,
concentrația CDDP va fi conform relației 5.1.3.4 :
𝐶=𝐴𝑟𝑖𝑒 −0,6774
6,3558 𝑥 9
6 𝑥 50
2,5 𝑥 100 𝑥 1
1000 𝑥 𝑀
𝑎 ( 5.1.3.4)
Rezultatele obținute sunt reprezentate în talelul 5.1.3
Nr.
determinări Masa
(g) a
(g) Arie pic mg CDDP Regăsire
(%) Acceptat
(%)
1
300,1
25 137,8 6,89 100.34
2 133,4 6,45 97,98
3 137,6 6,73 100,10
Medie 6,69 99,47 7.56

După care, am calculat eficiența la încapsulare conform relației 5.1.3.5 și a rezultat că
medicamentul a fost încapsulat în proporție de 80%. Datele au fost sintetizate în figura 5.1.3.

Eficiența la încapsulare% =𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 −𝑀𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑥100 (5.1.3.5)

Fig. 5.1.3 Cantitatea de medicament încapsulat
0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%
MWCNT-COOH-CDDPCDDP
CDDP

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

45

5.1.4 Determinării ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF ( compoziția SBF este: NaCl – 7.996 g/L, NaHCO3 –
0.350g/L, KCl – 0.224 g/L, K 2HPO 4·H2O – 0.228 g/L, MgCl 2·6H 2O – 0.305 g/L, HCl –
1mol/cm3, CaCl 2 – 0.278 g/L, Na 2SO 4 – 0.071 g/L, (CH 2OH) 3CNH 2 – 0.057 g/L;) pentru
diferite perioade de timp, după care au fost analizate. Acestea au fost introduse într -un
nebulizator, așa cum s -a arătat în subcapitolul 4.2.4 , condițiile au fost selectate pentru a
maximiza semnalul eliberării ionilor de platină. Vaporii g enerați au fost transportați la
ICP-MS pentru determinarea platinei. După 6,12,24 de ore a fost măsurată cantitatea de ioni
de platină eliberată din soluția de fluid corporal simulat.
Rezultatele sunt prezentate în figura 5.1.4

Fig. 5.1.4 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
Cea mai mare cantitate de ioni de platină eliberată a fost după 24 de ore de imersie în
SBF.
5.2 Funționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea
amino și încapsularea cisplatinului
Astfel, conform cu datele din lite ratură pentru pre pararea probelor s-au luat
aproximativ 0,1 mg MWCNT -COOH și s -au dispersat în 50 ml clorhidat de tionil (SOCl 2),
fiind lăsat la sonicat timp de 30 de minute. Suspensia astfel obținută a fost refluxată sub
agitare magnetică la temperatura camerei timp de 48 de ore și apoi filtrată.
Filtratul obținut a fost spălat cu tetrahidrofran (THF) și uscat la temperatura camerei
timp de 20 de minute sub vid. MWCNT -SOCl 2 au fost imersate în dimetilamină (EDTA) la
temteratura camerei timp de 10 ore. După care amestecul a fost spălat cu THF și filtrat.
Filtratul astfel obținut a fost uscat la 80˚C timp de 10 ore, astfel obținându -se funcționalizar ea
nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea amino. Apoi s -a trecut la înglobarea
medicamentului, luându -se ca și in cazul precedent aproximativ 20 mg CDDP dispersat în 5
ml ser fiziologic la care s -au adăugat aproximativ 0,5 mg MWCNT -NH 2 (vezi figura 5.2).
6,8212,6519,12
0510152025
6 12 24
Timp (ore)µg/100µg MWCNTs

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

46

Fig. 5.2 Schema funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli și înglobarea
cisplatinului
Și în acest caz, pentru toate probele s -au realizat determinări: FTIR, TEM HPLC,
ICP-MS.
5.2.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este un instrument foarte util pentru detecția unor modificări ale
intensitățiilor benzilor corespunzătoare ionilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O, CH 2, CH 3 și a
oxizilor de platină. Așa cum am arătat în subcapitolul 4.2.1 spectrele au fost înregistrate cu
ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul măsurătorilor a fo st
înregistrat între 6 00 și 4500 cm-1. În figura 5.2.1.1 avem spectrele specific e funcționalizării
nanotuburilor de carbon cu pereți m ultipli cu gruparea amino. Și în a ceste caz benzile
corespund cu cele din literatura de specialitate.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45005060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2
32512101
16331039872

Fig. 5.2.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT -NH 2
În figura 5.2.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile
de carbon funcționalizare cu gruparea amino. Astfel , ca și în cazul probelor funcționalizate cu
gruparea carboxil observam o ușoară deplasare spre dreapta, precum și suprapunerea
spectrelor medicamentului peste spectru specific nanotuburilor de carbon.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

47

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45005060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2-CDDP
33052134
16351186 695
Fig. 5.2.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT -NH 2-CDDP

Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea amino cât și î nglobarea de medicament
este pre zentată în figura 5.2.1.3 și în tabelul 5.2.1, cele două spectre sunt aproape identice și
astfe l spectru specific medicamentului se suprapune peste cel al MWCNT -NH 2.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45005060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2-CDDP
MWCNT-NH2

Fig. 5.2.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT -NH 2 și MWCNT -NH 2-CDDP

Tabelul 5.2.1 Atribuirea benzilor
MWCNT -NH 2-CDDP MWCNT -NH 2
Corespondență Număr de undă, cm-1 Număr de undă, cm-1
-OH 3494 3305
-CH 2 2101 2134
C=C 1420 1290
C=O 1636 1635
CDDP 695 ––––

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

48
5.2.2 Determinării TEM
După investigațiile morfologice ale nanotuburilor de carbon funcționalizate cu
gruparea amino, s -a utilizat un microscop TEM probele au fost pregătite conform capitolului
5.1. Din această analiză, se poate observa în figura 5.2.2 înglobarea cisplatinului în
MWCNT -NH 2. Nanoparticulele de carbon cu pereți multipli au formă curbată de aproximativ
10-20 nm în diametru și 1.1 -10 µm lungime. Imaginile TEM arată ca dimesiunile boabelor de
CDDP sunt de 4 -6 nm lățime și 10 -20 nm lungime având formă radială, provenind dintr -un
centru comun la intersecția a două nanotuburi de carbon și perpendicular pe direcția
longitudinală a nanotuburilor. Suprafața nu este destul de omogenă, iar încapsularea
medicamentului antitumoral nu este bine pus în evidență.

Fig. 5.2.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT -NH 2-CDDP

5.2.3 Determinării HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale acestor nanotuburi de carbon funcționlizate cu
grupara amino și pentru încapsularea acestora cu cisplatin ca și în cazul anterior, s -a utilizat
un HPLC, Perkin Elmer SCIEX SUA , iar prepararea probelor s -a realizat ca în capitolul 5.1 .
Pentru determinare s -a luat în lucru echivalentul a 60 mg CDDP. Această cantitate s -a
dizolvat întru -un volum de 90 ml MeOH, timp de 30 de minute pe baia de sonicare, amestecul
fiind filtrat pe hârtie de filtu cantitativă. Hârtia se spală cu aproximativ 5 ml MeOH. Soluția
astfel obținută este adusă la un volum de 100 ml. Din soluție s -a luat un volum de 2,5 ml,
aducînd u-se cantitativ la 50 ml cu fază mobilă. În continuare, se efectuează o diluție de 2/3 cu
fază mobilă. Se obține o concentrație a soluției de CDDP în concentație de aproximativ de 20
µg/ml ( vezi relația 5.1.3.1). Din soluția astfel obținută, se injecteză un volum de 20 µl în
condițiile descrise.
Au fost preparate un număr de trei soluții de probă, fiecare din aceste fiind analizate
prin HPLC. Utilizînd ecuația dreptei de regresie ( vezi relatia 5.1.3.2). Dupa care s-a calculat
a). b).

c). d).

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

49
concentrația de CDDP din soluț iile probelor analizate cromatografic ( Cp în µg/ml) ( conform
relația 5.1.3.3) . Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru
analizat, concentrația CDDP v a fi (conform relației 5.1.3.4) . Rezultatele o bținute sunt
reprezentat e în tab elul 5.2.3
Nr.
determinări Masa
(g) a
(g) Arie pic mg CDDP Regăsire
(%) Acceptat
(%)
1
300,1
25 132,8 6,65 100.34
2 126,9 6,32 97,98
3 132,9 6,58 100,10
Medie 6,52 99,47 7.56

După care, s -a calculat eficiența la încapsulare conform relației 5.1 .3.5, rezulând un un
procent de 52%. Ca și în cazul anterior date sunt centralizate în figura 5.2.3

Fig. 5.2.3 Cantitatea de medicament încapsulat

5.2.4 Determinării ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF pentru diferite perioade de timp, după care au fost
analizate. Acestea au fost introduse într -un nebulizator, așa cum s -a arătat în subcapitolul
4.2.4 , condițiile au fost selectate pentru a maximiza semnalul eliberării ionilor de platină.
Vaporii generați au fost transportați la ICP -MS pentru determinarea platinei. După 6,12,24 de
ore a fost măsurată cantitatea de ioni de platină eliberată din soluția de fluid corporal simulat.
Rezultatele sunt prezentate în figura 5.2.4 .
0102030405060
MWCNT-NH2-CDDPCDDP
CDDP

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

50

Fig. 5.2.4 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
La fel ca și în cazul în care am utilizat nanotuburi de carbon cu pereți multipli
funcționalizați cu gruparea carboxil și în aces caz c ea mai mare cantitate de ioni de plati nă
eliberată a fost după 24 de ore de imersie în SBF.
5.3 Concluzii parțiale
Din datele prezentate în acest capitol , probele cel e mai bine puse î n evidență și cu
rezultate bune , au fost acelea în care s -au utilizat nanotuburile de carbon funcționalizate cu
gruparea carboxil.
 Din studiul morfologic asupra nanotuburilor de carbon funcționalizate atât cu
gruparea carboxil cât și cu gruparea amino, se observă că spectru specific
medicamentului antitumoral utilizat se su prapune peste spectru specific
nanotu buril lor de carbon. Însă mai bine puse în evidență au fost probele
funcționalizate cu gruparea carboxil.

 Din datele cantitative și calitative observăm faptul că tot în cazul nanotuburilor
de carbon funcționalizate cu g ruparea carboxil avem date mai bune. Deci
gradul de încapsulare este mai bun în cazul acestor nanotuburi.

5,249,6112,34
0246810121416
6 12 24
Timp (ore)µg/100µg MWCNTs

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

51

Capitolul 6. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli și
încapsularea carboplatinului

În cadrul acestui capitol se prezintă funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți
multipli, atât cu gruparea carboxil cât și cu gruparea amino precum și înglobarea
carboplatinului. Carboplatinul, este un medicament antineolpazic introdus la sfârșitul anilor
1980, împotriva unor forme de cancer ( gât, esofagian, ovarian etc.), însă cu mai puține efecte
secundare ca cisplatinul. El face parte din generația a -II-a de medicamente pe bază de platină.
Carboplatinul prezintă reactivitate scăzută și cinetică lentă în lentă în legarea de ADN, deși au
aceeleași reacții și la doze echivalente cu cisplatinul. Spre deosebire de cisplatin,
carboplatinul poate fi sensibil la mecanisme alternative.
6.1 Funționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea
carboxil și încapsulare a carbo platinului
Ca și în cazul anterior conform litaraturii de specialitate s -a încercat încorporarea unui
singur medicament în naotuburile de carbon monofuncționalizate. Astfel, s -au luat
aproximativ 0,2 g MWCNTs și s -au dispersat în acid sulfuric de 98 %, fiind lasate la sonicat 6
ore. După care s -au spălat cu apă dublu distilată, uscându -se la 500˚C, obținându -se
nanotuburile de carbon cu pereți multipli funcționalizați cu gruparea carboxil
(MWCNT -COOH). După care s -a trecut l a înglobarea de medicament, lunându -se
aproximativ 10 mg carboplatin (CBDCA) dispersat într -un amestec(0,5 ml ser fiziologic și 0,5
ml glucoză 5%) la care s -au adăugat aproximativ 0,5 mg MWCNT -COOH (vezi figura 5 .1)
Și în acest caz s-au facut deter minări: FTIR, TEM, HPLC, ICP -MS pentru toate
probele.
6.1.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este un instrument foarte util pentru detecția unor modificări ale
intensitățiilor benzilor corespunzătoare ionilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O, CH 2, CH 3 și a
oxizilor de platină. Așa cum am arătat în subcapitolul 4.2.1 spectrele au fost înregistrate cu
ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul măsurăto rilor a fost
înregistrat între 6 00 și 4500 cm-1. În figura 6.1.1.1 avem spectrele specific e funcționalizării
nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea carboxil. Aceste benzii corespund cu
cele din literatura de specialitate.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500405060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH
33012116
11101029

Figura 6.1.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT -COOH

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

52
În figura 6.1.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile
de carbon funcționalizare cu gruparea carboxil. Astfel în a cest spectru observam o deplasare
spre dreapta , precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific nanotuburilor.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500404550556065707580Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CBDCA
33012127
16341105690

Figura 6.1.1.2 Spectrele FTIR pentru MWCNT -COOH -CBDCA
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea carboxil cât și înglobar ea de medicament
este prezentată în figura 6.1.1.3 și în tabelul 6.1.1, cele două spectre sunt aproape identice,
datorită faptului că la înglobare s -au utilizat formele farmaceutice ale medicamentului și astfel
spectru specific carboplatinului se suprapune peste cel al MWCNT -COOH.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500405060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CBDCA
MWCNT-COOH

Figura 6.1.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT -COOH și MWCNT -COOH -CBDCA
Tabelul 6.1.1 Atribuirea benzilor
MWCNT -COOH -CBDCA MWCNT -COOH
Corespondență Număr de undă, cm-1 Număr de undă, cm-1
-OH 3301 3301
-CH 2 2127 2116
C=C 1105 1110
C=O 1634 1635
CBDCA 690 ––––

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

53
6.1.2 Determinării TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor de cabon funcționalizate cu
gruparea carbo xil și înglobate cu carboplatinului , așa cum s -a arătat și în subcapitolul 4.2.2
s-a utilizat un microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. Toate
probele au fost imersate în alcool etilic 98% și sonicate timp de 5 minute.
Din această analiză, se poate observa în figura 6.2.1 înglobarea carbo platinului în
MWCNT -COOH . Nanoparticulele de carbon cu pereți multipli au formă curbată de
aproximativ 10 -20 nm în diametru și 1.1 -10 µm lungime. Imaginile TEM arată ca dimesiunile
boabelor de CBDCA sunt de 10 -20 nm lățime și 10 -20 nm lungime, datorită masei moleculare
mari a med icamentului acesta practic se grefează pe suprafața nanotubului de carbon.
Încapsularea medicamentului antitumoral este foarte bine pus în evidență.

Figura 6.1.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT -COOH -CBDCA
6.1.3 Determinării HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanoparticulelor de carbon funcționalizate cu
gruparea carboxil și pentru încapsularea acestora cu carboplatin, s-a utilizat un HPLC, Perkin
Elmer SCIEX SUA (5µm, 150 mm x 4.1 mm ). Debitul utilizat a fost de 1mL/min la o
lungime de undă de 240 nm, iar probele au fost preparate ca în cazurile anterioare ( vezi
cap.5.1)
Pentru determinare s -a luat în lu cru echivalentul a 50 mg CBDCA, diluțiile au fost
relizate ca în cazurile anterio are. După aceste diluții s e obține o concentrație a soluției de
CBDCA de aproximativ de 20 µg/ml ( conform relația 5.1.3.1). Din soluția astfel obținută, se
injecteză un volum de 20 µl în condițiile descrise.
Au fost preparate un număr de trei soluții de probă, fiecare din aceste fiind analizate
cu ajutorul HPLC -ului. Utilizîn d ecuația dreptei de regresie (5 .1.3.2) , după care s-a calculat
concentrația de CBDCA din soluțiile probelor analizat e cromatografic ( Cp în µg/ml) di n
relația 5.1.3.3).
a). b).

c). d).

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

54
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru analizat,
concentra ția CBDCA va fi conform relației 5.1.3.4, iar r ezultatele o bținute sunt reprezentate
în tab elul 6.1.3

Nr.
determinări Masa
(g) a
(g) Arie pic mg CBDCA Regăsire
(%) Acceptat
(%)
1
371,25
25 145,6 24,26 100.34
2 138,4 24,20 97,98
3 145,3 24,25 100,10
Medie 24,23 99,47 8,56

După care, s -a calculat eficiența la încapsulare conform relației 5 .1.3.5 rezultând un procent
de 89%.

6.1.4 Determinării ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF pentru diferite perioade de timp, după care au fost
analizate. Acestea au fost introduse într -un nebulizator, așa cum s -a arătat în subcapitolul
4.2.4 , condițiile au fost selectate pentru a maximiza semnalul eliberării ioni lor de platină.
Vaporii generați au fost transportați la ICP -MS pentru determinarea platinei. După 6,12,24 de
ore a fost măsurată cantitatea de ioni de platină eliberată din soluția de fluid corporal simulat.
Rezultatele sunt prezentate în figura 6.1.4

Figura 6.1.4 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
Ca și în cazul cisplatinului cantitatea cea mai mare de ioni de platină eliberată a fost
după 24 de ore de imersie în SBF.
6.2 Funționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea
amino și încapsularea carboplatinului
Conform datelor din literatură , s-au luat aproximativ 0,1 mg MWCNT -COOH și s -au
dispersat în 50 ml clorhidat de tionil (SOCl 2), fiind lăsat la sonicat timp de 30 de minute.
Suspensia astfel obținu tă a fost refluxată sub agitare magnetică la temperatura camerei timp
de 48 de ore și apoi filtrată.
11,6819,8524,2
0102030
6 12 24
Timp (ore)µg/100µg MWCNTs

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

55
Filtratul obținut a fost spălat cu tetrahidrofran (THF) și uscat la temperatura camerei
timp de 20 de minute sub vid. MWCNT -SOCl 2 au fost imersate în di metilamină (EDTA) la
temperatura camerei timp de 10 ore. După care amestecul a fost spălat cu THF și filtrat.
Filtratul astfel obținut a fost uscat la 80˚C timp de 10 ore, astfel obținându -se funcționalizarea
nanotunurilor de carbon cu pereți multipli cu g ruparea amino. Apoi s -a tercut la înglobarea
medicamentului, luându -se aproximativ 10 mg carboplatin (CBDCA) dispersat într -un
amestec (0,5 ml ser fiziologic și 0,5 ml glucoză 5%) la care s -au adăugat aproximativ 0,5 mg
MWCNT -NH 2 (vezi fig ura 5 .2).
Pentr u toate experimentele s -au facut dete rminări: FTIR, TEM HPLC, ICP -MS și în
conformitate cu protocoalele de administrare a medicamentului.
6.2.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este un instrument foarte util pentru detecția unor modificări ale
intensită țiilor benzilor corespunzătoare ionilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O, CH 2, CH 3 și a
oxizilor de platină. Așa cum am arătat în subcapitolul 4.2.1 spectrele au fost înregistrate cu
ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul măsurăto rilor a fost
înregistrat între 6 00 și 4500 cm-1. În figura 6.2.1.1 avem spectrele specific e funcționalizării
nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea amino. Și înacest caz benzile
corespund cu cele din literatura de specialitate.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500202224262830323436Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2
32512101
16331039

Figura 6.2.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT -NH 2
În figura 6.2.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile
de carbon funcționalizare cu gruparea amino. Astfe l în aceste spectre observam o deplasare a
acest ora, precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific nanotuburilor.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500131415161718192021Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2-CBDCA
3792
3200209616161067655

Figura 6.2.1.2 Spectrele FTIR pentru MWCNT -NH 2-CBDCA
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea amino cât și înglobarea de medicament
este perzentată în figura 6.2.1.3 și în tabelul 6.2.1, cele două spectre nu sunt identice, astfel
punându -se în evitența datorită înglobarea formei farmaceutice a medicame ntului utilizat.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

56

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45001520253035Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2
MWCNT-NH2-CBDCA
Figura 6.2.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT -NH 2 și MWCNT -NH 2-CBDCA
Tabelul 6.2.1 Atribuirea benzilor
MWCNT -NH 2-CBDCA MWCNT -NH 2
Corespondență Număr de undă, cm-1 Număr de undă, cm-1
-OH 3792 3251
-CH2 2096 2101
C=C 1067 1039
C=O 1616 1633
CBDCA 655 ––––

6.2.2 Determinării TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor de cabon funcționalizate cu
gruparea amino și înglobate cu carboplatinului, așa cum s -a arătat și în subcapitolul 4.2.2 s-a
utilizat un microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. Toate probele
au fost imersate în alcool etilic 98% și sonicate timp de 5 minute. Din această analiză, se
poate observa în figura 6.2.2 înglobarea carbo platinului în MWCNT -NH 2. Nanoparticulele
de carbon cu pereți multipli au formă curbată de aproximativ 10 -20 nm în diametru și 1.1 -10
µm lungime. Imaginile TEM arată ca dimesiunile boabelor de CBDCA sunt de 4 -6 nm lățime
și 10-20 nm lungime datorită masei moleculare mari a m edicamentului acesta practic se
grefează pe suprafața nanotubului de carbon. Suprafața nu este destul de omogenă, iar
încapsularea medicamentului antitumoral nu este bine pus în evidență.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

57
a). b).

c). d).

Figura 6.2.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT -NH 2-CBDCA
6.2.3 Determinării HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanoparticulelor de carbon funcționalizate cu
gruparea amino și pentru î ncapsularea acestora cu carbo platin, așa cum am arătat în
subcapitolul 4.2.3 s-a utilizat un HPLC, Perkin Elmer SCIEX SUA. Amestecul de solvenți a
fost același ca și în cazurile anterioare. Debitul utilizat a fost de 1mL/min la o lungime de
undă de 240 nm.
Pentru determinare s -a luat în lucru echivalentul a 50 mg CBDCA. Această cantitate
s-a dizolvat după același principiu . Se obține o concentrație a soluției de CBDCA în
concentație de ap roximativ de 20 µg/ml (relația 5.2.3.1). Din soluția astfel obținută, se
injecteză un volum de 20 µl în condițiile descrise.
Au fost preparate un număr de trei soluții de probă, fiecare din aceste fiind analizate
prin HPLC. Utilizînd ecuația drept ei de regresie (5.2.3.2), s-a calculat concentrația de
CBDCA din soluțiile probelor analizat e cromatografic ( Cp în µg/ml) conform relația 5.2.3.3).
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru anal izat,
concentrația CBDCA va fi conform relației 5 .2.3.4 . Rezultatele o bținute sunt reprezentate în
tabelul 6.2.3
Nr.
determinări Masa
(g) a
(g) Arie pic mg CBDCA Regăsire
(%) Acceptat
(%)
1
371,25
25 142,8 24,25 100.34
2 138,9 24,18 97,98
3 142,9 24,20 100,10
Medie 24,21 99,47 8,56

După care, s -a calculat eficiența la încapsulare conform relației 5.1 .3.5 iar procentul
de încapsulare al carboplatinului a fost de 89%.
6.2.4 Determinării ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF pentru diferite perioade de timp, după care au fost
analizate. Acestea au fost introduse într -un nebulizator, așa cum s -a arătat în subcapitolul
4.2.4 , condițiile au fost selectate pentru a maximiza semnalul eliberării ionilor de platină.
Vaporii generați au fost transportați la ICP -MS pentru determinarea platinei. După 6,12,24 de
ore a fost măsurată cantitatea de ioni de platină eliberată din soluția de fluid corporal simulat.
Rezultatele su nt prezentate în figura 6.2.4

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

58

Figura 6.2.4 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
Cea mai mare cantitate de ioni de platină eliberată a fost după 24 de ore de imersie în
SBF.

6.3 Concluzii parțiale
Dacă comparam cele două cazuri, obsevăm că dat ele cele mai bune obținute, ca ș i în
cazul CDDP, sunt tot cele unde s -au utilizat nanotuburile de carbon funcționalizate cu
gruparea carboxil.
 Din studiul morfologic asupra nanotuburilor de carbon funcționalizate atât cu
gruparea carb oxil cât și cu gruparea amino, se observă că spectru specific
medicamentului antitumoral utilizat se suprapune peste spectru specific
nanotu burillor de carbon în cazul nanotuburilor funcționalizate cu gruparea
carboxil în timp ce în cazul nanotuburilor fun cționalizate cu gruparea amino,
acestea sunt diferite. Însă mai bine puse în evidență au fost probele
funcționalizate cu gruparea carboxil.

 Din datele cantitative și calitative observăm faptul că tot în cazul nanotuburilor
de carbon funcționalizate cu gru parea carboxil avem date mai bune. Deci, și în
acest caz gradul de încapsulare este mai bun în cazul acestor nanotuburi.

10,9219,0124,01
0102030
6 12 24
Timp (ore)µg/100µg MWCNTs

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

59

Capitolul 7. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli și
încapsularea oxaliplatinului

În cadrul acestui capitol se prezintă funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți
multipli, atât cu gruparea carboxil cât și cu gruparea amino precum și înglobarea
oxaliplatinului. Oxaliplatinul a fost descoperit în anul 1976, compusul are un pătrat plan de
platină (II) în centru. Spre deosebire ce ceilalți doi compuși pe bază de platină, acesta are un
ligant 1,2 -diaminoclorhexan și un oxalat. Conform studiilor in vivo , oxaliplatinul este utilizat
în lupta împotri va carcinomului de col, având efecte citostatice non-orientate. El este un
medicament de genereție a -III-a. La fel ca și ceilalți compuși pe bază de platină inhibă sinteza
ADN -ului, dar și replicarea acestuia.
7.1 Funționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea
carboxil și încapsularea oxaliplatinului
Utilizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli ca sisteme cu eliberare controlată,
poate fi realizată prin legarea unor proteine sau chiar a unor agenți anticancerigeni
(medicamente), ele având capacitate mare de pen etrare a membranei celulare. Astfel, ca și în
cazul carboplatinului, în conformitete cu datele din literatură, s-au luat aproximativ 0,2 g
MWCNTs și s -au dispersat în acid sulfuric de 98%, fiind lasate la sonicat 6 ore. După care
s-au spălat cu apă dublu distilată, uscându -se la 500˚C, obținându -se nanotuburile de carbon
cu pereți multipli funcțion alizați cu gruparea carboxil (MWCNT -COOH). După care s -a
trecut la înglobarea de medicament, lunându -se aproximativ 5 mg oxaliplatin (OX) dispersat
într-un amestec (0,5 ml ser fiziologic și 0,5 ml glucoză 5%) la care s -au adăugat aproximativ
0,5 mg MWCNT -COOH (vezi figura 7.1)
Pentru prepararea probelor s -au respectat protocoalele de administrare a
medicamentului și au fost facut e următoarele determinări: FT IR, TEM HPLC, ICP -MS.
7.1.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este un instrument foarte util pentru detecția unor modificări ale
intensitățiilor benzilor corespunzătoare ionilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O, CH 2, CH 3 și a
oxizilor de platină. Așa cum am ar ătat în subcapitolul 4.2.1 spectrele au fost înregistrate cu
ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul măsurăto rilor a fost
înregistrat între 6 00 și 4500 cm-1. În figura 7.1.1.1 avem spectrele specifice funcționalizării
nano tubur ilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea carboxil. Aceste benzii corespund cu
cele din datele din literatura de specialitate.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500405060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH
33012116
11101029

Figura 7.1.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT -COOH

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

60
În figura 7.1.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile
de carbon funcționalizare cu gruparea carboxil. Astfel în aceste spectre observam o ușoară
deplasare spre dreapta a acestor, precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific al
nanotuburilor.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500505560657075808590Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-OX
33322096
16341058 749

Figura 7.1.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT -COOH -OX
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea carboxil cât și î nglobarea de medicament
este pre zentată în figura 7.1.1.3 și în tabelul 7.1.1, cele două sp ectre sunt aproape identice,
datorită faptului că la înglobare s -au utilizat formele farmaceutice ale medicamentului și astfel
spectru specific oxaliplatinului se suprapune peste cel al MWCNT -COOH.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500405060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH
MWCNT-COOH-OX

Figura 7.1.1.3 Spectrele FTIR p entru MWCNT -COOH și MWCNT -COOH -OX

Tabelul 7.1.1 Atribuirea benzilor
MWCNT -COOH -OX MWCNT -COOH
Corespondență Număr de undă, cm-1 Număr de undă, cm-1
-OH 3332 3301
-CH2 2096 2116
C=C 1113 1110
C=O 1634 1635
OX 749 ––––

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

61
7.1.2 Determinării TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor de cabon funcționalizate cu
gruparea carboxil și înglobate cu oxaliplatinului, așa cum s -a arătat și în subcapitolul 4.2.2 s-a
utilizat un microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. Toate probele
au fost imersate în alcool etilic 98% și sonicate timp de 5 minute.
Din această analiză, se poate observa în figura 7.1.2 înglobarea oxaliplatinului în
MWCNT -COOH. Nanoparticulele de carbon cu pereți multipli au formă curbată de
aproxim ativ 10 -20 nm în diametru și 1.1 -10 µm lungime. Imaginile TEM arată ca dimesiunile
boabelor de OX sunt de 8 -15 nm lățime și 8 -12 nm lungime datorită masei moleculare mari a
medicamentului acesta practic se grefează pe suprafața nanotubului de carbon. Încap sularea
medicamentului antitumoral este foarte bine pus în evidență.

a). b).

c). d).
Figura 7.1.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT -COOH -OX
7.1.3 Determinării HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanoparticulelor de carbon funcționalizate cu
gruparea carboxil și pentru î ncapsularea acestora cu oxali platin, așa cum am arătat în
subcapitolul 4.2.3 s-a utilizat un HPLC, Perkin Elmer SCIEX SUA (5µm, 150 mm x 4.1 mm)
și s-a utilizat o coloană cu fază inversă C18 -HPLC. Amestecul de solvenți a fost un tampon
fosfat pH 9.6 (10mM)/acetonitril (Fischer Scientific) la un raport molar de 55:45, conținând
3mg % perclorat de tetrabutilamoniu (Sigma Aldrich). Debitul utilizat a fost de 1mL/min la o
lungime de undă de 215 nm.
Pentru determ inare s -a luat în lucru echivalentul a 70 mg OX. Această cantitate s -a
dizolvat întru -un volum de 90 ml MeOH, timp de 30 de m inute pe baia de sonicare, amestecul
fiind filtrat pe hârtie de filtu cantitativă. Hârtia se spală cu aproximativ 5 ml MeOH. Soluția
astfel obținută este adusă la un volum de 100 ml. Din soluție s -a luat un volum de 2,5 ml,
aducîndu -se cantitativ la 50 ml cu fază mobilă. În continuare, se efectuează o diluție de 2/3 cu
fază mobilă. Se obține o concentrație a soluției de OX în concentaț ie de aproximativ de 20
µg/ml conform relația 5.1.3.1. Din soluția astfel obținută, se injecteză un volum de 20 µl în
condi țiile descrise.
Au fost preparate un număr de trei soluții de probă, fiecare din aceste fiind analizate
prin HPLC. Utilizî nd ecuația dreptei de regresie 5.1.3.2.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

62
După care s-a calculat concentrația de OX din soluțiile probelor analizate cromatografic ( Cp
în µg/ml) ( conform relația 5.1.3.3). Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii
probei pentru analizat, concentra ția OX va fi (conform relației 5.1.3.4).
Rezultatele o bținute sunt reprezentate în tab elul 7.1.3

Nr.
determinări Masa
(g) a
(g) Arie pic mg OX Regăsire
(%) Acceptat
(%)
1
397,29
25 147,8 8,39 100.34
2 143,4 8,15 97,98
3 147,6 8,23 100,10
Medie 8,25 99,47 10,56

După care, s -a calculat eficiența la încapsulare conform relației 5 .1.3.5 , tar
concentrația procentuală a medicamentului încapsulat este de 89%.

7.1.4 Determinării ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF pentru diferite perioade de timp, după care au fost
analizate. Acestea au fost introduse într -un nebulizator, așa cum s -a arătat în subcapitolul
4.2.4 , condițiile au fost selectate pentru a maximiza semnalul eliberării ionilor de platină.
Vaporii generați au fost transportați la ICP -MS pentru determinarea platinei. După 6,12,24 de
ore a fost măsurată cantitatea de ioni de platină elibe rată din soluția de fluid corporal simulat.
Rezultatele sunt prezentate în figura 7.1.4

Figura 7.1.4 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
Cea mai mare cantitate de ioni de platină eliberată a fost d upă 24 de ore de imersie în
SBF, ca și în cazurile prezentate anterior,

12,8919,9924,58
051015202530
6 12 24
Timp (ore)µg/100µg MWCNTs

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

63
7.2 Funționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea
amino și încapsularea oxaliplatin
Astfel, s -au luat aproximativ 0,1 mg MWCNT -COOH și s -au dispersat în 50 ml
clorhidat de tionil (SOCl 2), fiind lăsat la sonicat timp de 30 de minute. Suspensia astfel
obținută a fost refluxată sub agitare magnetică la temperatura camerei timp de 48 de ore și
apoi filtrată.
Filtratul obținut a fost spălat cu tetrahidrofran (THF) și uscat la temperatur a camerei
timp de 20 de minute sub vid. MWCNT -SOCl 2 au fost imersate în dimetilamină (EDTA) la
temteratura camerei timp de 10 ore. După care amestecul a fost spălat cu THF și filtrat.
Filtratul astfel obținut a fost uscat la 80˚C timp de 10 ore, astfel obț inându -se funcționalizarea
nano tuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea amino. Apoi s -a trecut la înglobarea
medicamentului, luându -se aproximativ 5 mg carboplatin (OX) dispersat într -un amestec (0,5
ml ser fiziologic și 0,5 ml glucoză 5%) la ca re s-au adăugat aproximativ 0,5 mg
MWCNT -COOH (vezi figura 5 .2).
Pentru toate experimentele s -au facut determinări: FTIR, TEM HPLC, ICP -MS.
7.2.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este un instrument foarte util pentru detecția unor modificări ale
intensitățiilor benzilor corespunzătoare ionilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O, CH 2, CH 3 și a
oxizilor de platină. Așa cum am arătat în subcapitolul 4.2.1 spectrele au fost înregistrate cu
ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul măsurăto rilor a fost
înregistrat între 6 00 și 4500 cm-1. În figura 7.2.1.1 avem spectrele specific e funcționalizării
nanotuburilor de carbon cu pereți m ultipli cu gruparea amino. Aceste benzii corespund cu cele
din literatura de specialitate.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500202224262830323436Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2
32512101
16331039

Figura 7.2.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT -NH 2
În figura 7.2.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile
de car bon funcționalizare cu gruparea amino. Astfel în a ceste spectre observam o deplasare
spre dreapta a acestor, precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific nanotuburilor.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

64

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 450010111213141516Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2-OX
3787
3048 210616081072

Figura 7.2.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT -NH 2-OX

Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea amino cât și î nglobarea de medicament
este pre zentată în figura 7.2.1.3 și în tabelul 7.2.1, cele două spectre nu sunt identice, astfel
punându -se în evitența înglobarea formei farmaceutice a medicamentul ui utilizat.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500101520253035Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-NH2-OX
MWCNT-NH2

Figura 7.2.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT -NH 2 și MWCNT -NH 2-OX

Tabelul 7.2.1 Atribuirea benzilor
MWCNT -NH 2-OX MWCNT -NH 2
Corespondență Număr de undă, cm-1 Numărde undă, cm-1
-OH 3787 3251
-CH2 2106 2101
C=C 1072 1039
C=O 1608 1633
OX 670 ––––

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

65
7.2.2 Determinării TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor de cabon funcționalizate cu
gruparea amino și înglobate cu oxali platinului, așa cum s -a arătat și în subcapitolul 4.2.2 s-a
utilizat un microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. Toate probele
au fost imersate în alcool etilic 98% și sonicate timp de 5 minute.
Din această analiză, se poate observa în figura 7.2.2 înglobarea oxali platinului în
MWCNT -NH 2. Nanoparticulele de carbon cu pereți multipli au formă curbată de aproximativ
10-20 nm în diametru și 1.1 -10 µm lungime. Imaginile TEM arată ca dimesiunile boabelor de
OX sunt de 4 -6 nm lățime și 10 -20 nm lungime datorită masei moleculare mari a
medicame ntului acesta practic se grefează pe suprafața nanotubului de carbon. Suprafața nu
este destul de omogenă, iar încapsularea medicamentului antitumoral nu este bine pus în
evidență.

a). b).

c). d).
Figura 7.2.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT -NH 2-OX
7.2.3 Determinării HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanoparticulelor de carb on funcționalizate cu
gruparea amino și pentru î ncapsularea acestora cu oxali platin, așa cum am arătat în
subcapitolul 4.2.3 s-a utilizat un HPLC, Perkin Elmer SCIEX SUA (5µm, 150 mm x 4.1 mm)
și s-a utilizat o coloană cu fază inversă C18 -HPLC. Amestecul de solvenți a fost un tampon
fosfat pH 9.6 (10mM)/acetonitril (Fischer Scientific) la un raport molar de 55:45, conținând
3mg % perclorat de tetrabutilamoniu (Sigma Aldrich). Debitul utilizat a fost de 1mL/min la o
lungime de undă de 215 nm.
Pentru determinare s -a luat în lucru echivalentul a 70 mg OX. Această cantitate s -a
dizolvat întru -un volum de 90 ml MeOH, timp de 30 de m inute pe baia de sonicare, amestecul
fiind filtrat pe hârtie de filtu cantitativă. Hârtia se spală cu aproximativ 5 ml MeOH. Soluția
astfel obținută este adusă la un volum de 100 ml. Din soluție s -a luat un volum de 2,5 ml,
aducâ ndu-se cantitativ la 50 ml cu fază mobilă. În continuare, se efectuează o diluție de 2/3 cu
fază mobilă. Se obține o concentrație a soluției de OX în concentație de ap roximativ de 20
µg/ml (relația 5.2.3.1). Din soluția astfel obținută, se injecteză un volum de 20 µl în condițiile
descrise.
Au fost preparate un număr de trei soluții de probă, fiecare din aceste fiind analizate
prin HPLC. Utilizînd ecuați a dreptei de regresie 5.2.3.2.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

66
S-a calculat concentrația de OX din soluțiile probelor analizat e cromatografic ( Cp în µg/ml)
din relația 5.2.3.3.
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru analizat,
concentra ția OX va fi (conform relației 5 .2.3.4):

Rezultatele o bținute sunt reprezentate în tab elul 7.2.3

Nr.
determinări Masa
(g) a
(g) Arie pic mg OX Regăsire
(%) Acceptat
(%)
1
397,29
25 145,8 9,12 100.34
2 134,9 8,98 97,98
3 141,9 9,07 100,10
Medie 9,05 99,47 10,56

După care, s -a calculat eficiența la încapsulare conform relației 5 .2.3.5 , rezultând o
cantitate procentuală de 78% a medicamentului încapsulat.

7.2.4 Determinării ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF pentru diferite perioade de timp, după care au fost
analizate. Acestea au fost introduse într -un nebulizator, așa cum s -a arătat în subcapitolul
4.2.4 , condițiile au fost selectate pentru a maximiza semnalul eliberării ionilor de platină.
Vaporii generați au fost transportați la ICP -MS pentru determinarea platinei. După 6,12,24 de
ore a fost măsurată cantitatea de ioni de platină eliberată din soluția de fluid corporal simulat.
Rezultatele sunt prezentate în figura 6.2.4

Figura 7.2.4 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
Cea mai mare cantitate de ioni de platină eliberată a fost d upă 24 de ore de imersie în
SBF ca și în cazurile anterioare.

11,8920,5626,58
010203040
6 12 24
Timp (ore)µg/100µg MWCNTs

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

67
7.3 Concluzii parțiale
Dacă comparam cele două cazuri, obsevăm că dat ele cele mai bune obținute, ca ș i în
cazul CDDP și a CDBCA , sunt tot probele în care s-au utilizat nanotuburile de carbon
funcționalizate cu gruparea carboxil.
 Din studiul morfologic asupra nanotuburilor de carbon funcționalizate atât cu
gruparea carboxil cât și cu gruparea amino, se observă că spectru specific
medicamentului antitumoral utilizat se suprapune peste spectru specific
nanotu burillor de carbon în cazul nanotubur ilor funcționalizate cu gruparea
carboxil în timp ce în cazul nanotuburilor funcționalizate cu gruparea amino,
acestea sunt diferite. Însă mai bine puse în evidență au fost probele
funcționalizate cu gruparea carboxil.

 Din datele cantitative și calitative observăm faptul că tot în cazul nanotuburilor
de carbon funcționalizate cu gruparea carboxil avem date mai bune. Deci, și în
acest caz gradul de încapsulare este mai bun în cazul acestor nanotuburi.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

68

Capitolul 8. Încorporarea în nanotuburile de carbon cu pereți multipli a
medicamentelor antitumorale

În acest capitol vom discuta despre încorporarea în nanotuburile de carbon cu pereți
multipli funcționalizați prin doparea cu diferite medicamente anticancer. Dacă în literatura de
specialitate gasim numerose lucrări cu privire la comportamentul unui singur medicament, noi
am încercat studierea a două sau mai multe medicamente ( practic o schemă completă de
tratament), ducând astfel la nașterea unor noi materiale hibride, constituind t otodată o parte
importantă de originalitate a acestei teze.
8.1 Încorporarea în nanotuburile de carbon cu pereți multipli a cisplatinului și a
docetaxelului
În administrarea de medicamente anticancer, cele două medicamente sunt administrate
în etape diferi te ale cancerului. Conform datelor cunoscute, ambele medicamente au un
impact pozitiv asupra proliferării celulare, făcând parte din două mari grupe de medicamente.
Astfel materialul hibrid a fost testat atât din punct de vedere chimic cât și prin teste ce lulare.
Metoda de sinteză a materialului hibrid a fost identică cu cea pentru funcționalizarea
nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea carboxil prezentată în capitolele
anterioare. Medicamentele (cisplatin (CDDP) și docetaxelul (DTX)) precum și serul fiziologic
7 % au fost achiziționate de pe piața farmaceutică. Astfel s -au preparat trei probe: în prima
probă s -au dispersat 20 mg CDDP în 5 ml ser la care s -au adăugat 0,5 mg MWCNT -COOH,
în cea de -a doua probă s -au dispersat 20 mg DTX în 10 ml ser la care s -au adăugat 0,5 mg
MWCNT -COOH iar în cea de -a treia probă s -au dispersat un amestec de 20 mg din cele două
medicamente în 5 ml ser la care s -au adăugat 0,5 mg MWCNT -COOH. După care toate
probele au fost sonicate timp de 48 de ore la 50˚C.
Toate probele au fost preparate în conformitate cu literatura de specialitate și
respectând protocoalele de administrare a medicamentelor, după care s-au efectuat
determinării : FTIR, TEM, TGA și teste celulare.
8.1.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR est e utilă , așa cum s -a arătat și în capitolele anterioare (vezi
subcapitolul 4.2.1 ) pentru detecția unor modificări ala benzilor : OH-, COO-, C=O, C=C,
O=O, CH 2, CH 3 precum și a agenților terapeutici (CDDP și DTX). Aceste benzi au fost
înregistrate cu ajutor ul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar interval ul
măsurătorilor este cuprinsă între 6 00 și 4500 cm-1, cu o rezoluție de 4 cm-1 și 32 de scanări.
Astfel pentru MWCNT -COOH este cuprinsă între 3317 -2246 cm-1, pentru CDDP
această bandă variază înt re 1099 -597 cm-1 și pentru DTX între 926 -826 cm-1, așa cum se
poate observa în figura 8.1.1 și în tabelul 8.1.1. unde sunt prezentate comparații între
nanotuburile de carbon cu pereți multipli funcționalizați și dopați cu agenți terapeutici
( cisplatin și docetaxel).

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

69

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45005060708090100Transmitanta(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CDDP-DOX
3331168511111016780
2144

Figura 8.1.1 Spectru FTIR pentru MWCNT -COOH -CDDP -DTX

Tabelul 8.1.1 Atribuirea benzilor

MWCNT –
COOH -CDDP MWCNT –
COOH -DOX MWCNT –
COOH -CDDP –
DOX
Corespodență Numar de undă,
cm-1 Numar de undă,
cm-1 Numar de
undă,cm-1
-OH 3340.97 3325.47 3331.07
-CH2 2142.17 2869.99 2144.41
C=C 1644.93 1697.67 1684.89
C=O – 1498.35 1553.67
CDDP 602.89 – 779.73
DOX 730.99 922.87 910.99
O=O 1035.02 1010.99 1015.99

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

70
8.1.2 Determinări TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor hibride s -a utilizat un
microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. Toate probele au fost
prelucrate așa cum s -a arătat în capitolele anterioare.
Din această analiză, se poate observa în figura 8.1.2 că granulele de cisplatin sunt într –
o serie de 4 -8 nm lățime și 100 nm lungime, iar cele de docetaxel variază între 4 -6 nm lățime
și 50 nm lungime. Superfața materialului hibrid fiind destul de omogenă.

Figura 8.1.2 Imagini de morfologie TEM pentru : a).MWCNT -COOH -CDDP , b). MWCNT –
COOH -DOX, c). MWCNT -COOH -CDDP -DOX

8.1.3 Determinări ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF, iar apoi au fost analizate, așa cum s -a arătat și în
capitolele anterioare pentru maximizarea rezultatelor. Vapori de platină generați au fost
transportați la ICP -MS pentru determinare.
Din această analiză putem observa conform figuri 8.1.3, că cea mai mare valoare a
ionilor de platină eliberată a fost pentru CDDP iar cea mai mică pentru materialul hibrid
MWCNT -COOH -CDDP -DTX. Această valoare variază între 26,16 și 152,2 µg/Pt/100µg
MWCNTs.

a). b).

c).

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

71

Figura 8.1.3 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
8.1.4 Determinări Termogravimetrice (TGA)
S-au efectuat și analize de stabilitate cu ajutorul analizei termogravimetrice (TGA),
unde curbele au fost înregistrate pe un echipament Q500 TA Instruments sub atmosferă de
azot, utilizând o viteză de încălzire de 10˚C/min de la temperatura camerei până la 850˚C.
Analiză ce a fost efectuată în cadrul Depar tamentului de Bioresu rse și Stiința Polimerilor.
[172]
Prezența moleculelor de medicament (CDDP și DTX) atașate MWCNTs a fost
demonstrată cu ajutorul curbelor TGA. În figura 8.1.4 sunt prezentate curbele TGA atât
pentru MWCNT -COOH cât și doparea acestor na notuburi de carbon cu agenți terapeutici. Din
diagramă de observă o creștere a pierderilor de masă a moleculelor dopate cu medicamente
(27% pentru MWCNT -COOH -CDDP), 71% pentru MWCNT -COOH -CDDP -DTX, 76%
pentru MWCNT -COOH -DTX). Rezultatele TGA arată că termos ensibilitatea MWCNTs
depinde de tipul de medicament folosit. Astfel se presupune că această pierdere de masă se
poate atribui tipurilor de degradare a compișilor organici (medicamente) atașate pe suprafața
MWCNT -COOH.

Figura 8.1.4 Curbe TGA pentru: 1 – MWCNT -COOH, 2 -MWCNT -COOH -CDDP, 3 -MWCNT –
COOH -DOX, 4 -MWCNT -COOH -CDDP -DOX

125,2120,1426,16
0 50 100 150CDDPMWCNT-COOH-
CDDPMWCNT-COOH-
CDDP-DOXIoni de Pt eliberati
(mg/L)

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

72
8.1.5 Determinări culturi celulere
În cadrul acestui studiu s -au realizat și determinări de viabilitate celulară cu ajutorul
colegilor din cadrul Facultății de Biol ogie, grupul de Toxicologie.[172 ]
În figura 8.1.5 a și b avem datele obținute ca urmare a dependenței gradului de
încapsulare versus viabilitate. Testul MTT măsoară viabilitatea celulara cu ajutorul unui
compus colorat galben – MTT [bromură de 3-(4,5-dimetiltiazol -2-il)-2,5-difeniltetrazoliu].
Acest test a fost descris de Mosmann in 1983. Principiul metodei are la bază reducerea acestui
compus sub acțiunea succinat dehidrogenazelor mitocondriale NAD(P)H -dependente, enzime
care, in celulele viabi le sunt capabile să cliveze nucleul de tetrazoliu cu formare de cristale de
formazan (solubile în izopropanol) . Cantitatea de MTT -formazan poate fi determinata
spectrofotometric la 595 nm.
După 24 si 72 de ore de creștere in prezenta nanoparticulelor, celu lele aderate au fost
spălate cu PBS, cate 200 µLPBS/godeu. Celulele au fost apoi incubate la 37°C timp de 2 ore
cu 150 µL soluție MTT (1 mg/mL)/godeu. După ce s -a îndepărtat soluția MTT s -au adăugat
50 µL izopropanol/godeu si s -a omogenizat pana la solubil izarea cristalelor de formazan de
culoare violet. Citirea s -a făcut la un spectrofotometru multireader TECAN GENious la 595
nm în placa cu 96 godeuri.

a) b)
Figura 8.1.5 a). Dependența grafică a gradului de încapsulare versus viabilitate pentru 24 de
ore; b). Dependența grafică a gradului de încapsulare versus viabilitate pentru 72 de ore
S-a concluzionat în urma testelor efectuate că gradul de încapsulare este direct
dependent de viabilitatea celulelor. Adică cu cât gradul de încapsulare este mai mare, adică
mai bun cu atât viabilitatea a fost mai mare.
8.2 Încorporarea în nanotuburile de carbon cu pereți multipli cu cisplatin, docetaxel și
zometa
Moleculele ce conțin grupări aromatice pot fi ușor legate covalent de CNT.
Funcționalizarea 1 -D a CNT (F-CNT) ar putea aduce îmbunătățiri în interacțiunea acestora cu
celulele, datorită flexibilități lor crescute. Zometa este un medicament ce se administrează în
cancerul osos, precum și în osteoporoză. În această idee s -a realizate și acest studiu, când s -a
încercat hibridizarea multiplă a nanotuburilor de carbon cu pereți multipli funcționalizați atât
cu gruparea carboxil cât și cu gruparea amino prin introducerea CDDP , DTX și a Zometei.
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu cele două grupări a fost
prezentată în capitolele anterioare. După care s -au adăugat medicamentele astfel. Docetaxelul
a fost dificil de absorbit datorită caracterului lui puternic hidrofob. S -au dispersat 5 ml de
DTX în 0,5 ml ser și 0,5 ml etanol anhidru (EtO H) la care s -au adăugat 1 ml MWCNT -COOH
după care s -au sonicat timp de 48 de ore la 50˚C. Suspensia rezultată s -a centrifugat timp de
15 minute la 1000 rpm pâna când proba a fost pe deplin precipitată. După care s -au adăugat 2

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

73
mg CDDP și 2 mg DTX într -un m l ser fiziologic, fiind sonicate timp de 48 de ore la 50˚C,
suspensia obținută a fost filtrată pe o hârtie de filtru cantitativă. Solidele ramase au fost
spălate cu EtOH și apă deionizată pentru îndepărtarea excesului de medicamente.
Aceeași procedură s -a utilizat și în cazul nanotuburilor de carbon cu pereți multipli
funcționalizați cu gruparea amino. Toate probele au fost investigate cu ajutorul FTIR, TEM și
ICP-MS.
8.2.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este foarte utila, așa cum s -a arătat și în capi tolele anterioare (vezi
subcapitolul 4.2.1 ) pentru detecția unor modificări ala benzilor : OH-, COO-, C=O, C=C,
O=O, CH 2, CH 3 precum și a agenților terapeutici (CDDP, DTX și Zometa). Aceste benzi au
fost înregistrate cu ajutorul unui spectrometru Perkin El mer Spectrum 100, iar intervalul
măsurătorilor este cuprinsă intre 400 și 4500 cm-1, cu o rezoluție de 4 cm-1 și 32 de scanări.
Astfel pentru proba MWCNT -COOH -CDDP -DTX -ZOMETA așa cum se poate
observa și în figura 8.2.1.1a benzile corespunzătore funcționali zării nanotunurilor variază
înter 3557 -2922 cm-1, pentru CDDP variază între 852 -521 cm-1, pentru DTX între 1082 -1030
cm-1 iar pentru ZOMETA între 1462 -1349 cm-1.
Pentru MWCNT -COOH -CDDP -ZOMETA conform figurei 8.2.1.1b vaorile benzilor
pentru gruparea funcționalizată este cuprinsă 3556 cm-1, pentru CDDP variază între 857 -561
cm-1 iar pentru ZOMETA este cuprinsă înter 1464 -1350 cm-1.
Pentru proba MWCNT -COOH -DTX -ZOMETA așa cum se observă și în figura
8.2.1.1c avem benzile ce caracterizează gruparea funcți onală variind între 3235 -2923 cm-1,
pentru DTX între 1072 -1032 cm-1, iar pentru ZOMETA între 1454 -1350 cm-1.
Iar pentru proba care a fost dopată doar cu ZOMETA pentrufruparea funcțională
benzile variază între 3546 -2922 cm-1 iar pentru ZOMETA între 1462 -1353cm-1. Toate valorile
benzilor au dost centralizate în tabelul 8.2.1
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 450060708090100110120130140Transmitanta(%)
Lungimea de unda (cm-1)a
b
c
d

Figura 8.2.1 Spectrele FTIR pentru: a). MWCNT -COOH -CDDP -DOX -ZOMETA; b).
MWCNT -COOH -CDDP -ZOMETA; c). MWCNT -COOH -DOX -ZOMETA; d). MWCNT –
COOH -ZOMETA

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

74
Tabelul 8.2.1 Atribuirea benzilor

MWCNT -COOH –
ZOMETA MWCNT -COOH –
CDDP -ZOMETA MWCNT –
COOH -DOX –
ZOMETA MWCNT –
COOH –
CDDP -DOX –
ZOMETA
Corespodență Număr de undă,
cm-1 Număr de undă, cm -1 Număr de
undă,cm -1 Număr de
undă,cm -1
-OH 3557 3556 3235 3546
-CH2 2921 2922 2923 2922
C=C 1737 1737 1732 1735
C=O 1462 1464 1454 1462
C–N stretching
vibration 1349 1349 1350 1353
N–H distortion 947 947 947 943
NH 2 stretching 852 875 – 820
O=O 1082 1082 1072 1030

Probele funcționalizate cu gruparea amino sunt reprezentate în figura 8.2.1.2 și în
tabelul 8.2.2 Astfel așa cum se observă și în figura 8.2.1.2a benzile ce caracterizează proba
MWCNT -NH 2-CDDP -DTX -ZOMETA pentru nanotuburi benzile variază între 3696 -3544
cm-1, pentru gruparea amino benzile caracteristice sunt între 1735 -1625 cm-1, pentru
CDDPbenzile caracteristice sunt între 855 -560 cm-1, pentru DTXbenzile caracteristice sunt
între 1077 -1032 cm-1, iar pentru ZOMETA benzile caracteristice sunt între 1449 -1349 cm-1.
Așa cum se observă și în figura 8.2.1.2b benzile ce caracterizează proba MWCNT –
NH 2-CDDP -ZOMETA pentru nanotuburi benzile variază între 3722 -3013 cm-1, pentru
gruparea amino benzile caracteristice sunt între 1735 -1624 cm-1, pentru CDDPbenzile
caracteristice sunt între 860 -581 cm-1, iar pentru ZOMETA benzile caracteristice sunt între
1484 -1242 cm-1.
Așa cum se observă și în figura 8.2.1.2c benzile ce caracterizează proba MWCNT –
NH 2-DTX -ZOMETA pentru nanotuburi benzile variază între 3550 -3013 cm-1, pentru
gruparea amino benzile caracteristice sunt între 1737 -1620 cm-1, pentru DTXbenzile
caracteristice sunt între 1095 -1087 cm-1, iar pentru ZOMETA benzile caracteristice sunt între
1454 -1350 cm-1.
Așa cum se observă și în figura 8.2.1.2d benzile ce caracterizează proba MWCNT –
NH 2-ZOMETA pentru nanotuburi benzile vari ază între 3545 -3012 cm-1, pentru gruparea

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

75
amino benzile caracteristice sunt între 1737 -1640cm-1, iar pentru ZOMETA benzile
caracteristice sunt între 1467 -1345 cm-1
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500405060708090100110120Transmitanta(%)
Numar de unda (cm-1)a
b
c
d

Figura 8.2.1.2 Spectrele FTIR pentru: a). MWCNT -NH 2-CDDP -DOX -ZOMETA; b). MWCNT –
NH 2-CDDP -ZOMETA; c). MWCNT -NH 2-DOX -ZOMETA; d). MWCNT -NH 2-ZOMETA
Tabelul 8.2.2 Atribuirea benzilor

MWCNT -NH 2-
ZOMETA MWCNT -NH 2-
CDDP -ZOMETA MWCNT -NH 2-
DOX –
ZOMETA MWCNT -NH 2-
CDDP -DOX –
ZOMETA
Corespodență Număr de undă,
cm-1 Număr de undă, cm -1 Număr de undă,
cm-1 Număr de undă,
cm-1
-OH 3544 3722 3550 3544
-CH2 2922 2846 2916 2922
C=C 1737 1735 1737 1737
C=O 1467 1454 1467 1449
C–N stretching
vibration 1345 1242 1350 1349
N–H distortion 947 946 947 947
NH 2 stretching 847 860 855 855
O=O 1094 1020 1095 1077

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

76
8.2.2 Determinări TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor hibride s -a utilizat un
microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. Toate probele au fost
prelucrate așa cum s -a arătat în capitolele anterioare. În figura 8.2.2.1 avem imaginile ce
reprezintă probele funcționalizate cu gruparea carboxil și dopate cu CDDP,DTX și ZOMETA,
unde se poate observa ca nanotuburile au o formă curbată avînd dimensiunile în diametru de
aproxim ativ 10 -20 nm și lungimea cuprinsă între 0,1 -10 microni. Doparea este bine pusă în
evidentă.

a). b).

c). d).
Figura 8.2.2.1 Imaginile de morfologie TEM pentru: a). MWCNT -COOH -DOX -ZOMETA; b).
MWCNT -COOH -CDDP -ZOMETA; c). MWCNT -COOH -CDDP -DOX -ZOMETA; d).
MWCNT -COOH -ZOMETA
În figura 8.2.2.2 avem imaginile de morfologie TEM corespunzătoare probelor
funcționalizate cu gruparea amino. Aceste probe însă nu sunt bine puse în evidență.

a). b).

c). d).

Figura 8.2.2.2 Imaginile de morfologie TEM pentru: a). MWCNT -NH 2-CDDP -DOX –
ZOMETA; b). MWCNT -NH 2-CDDP -ZOMETA; c). MWCNT -NH 2-DOX -ZOMETA; d).
MWCNT -NH 2-ZOMETA

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

77
8.2.3 Determinări ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF, iar apoi au fost analizate, așa cum s -a arătat și în
capitolele anterioare pentru maximizarea rezultatelor. Vapori de platină generați au fost
transportați la ICP -MS pentru determinare.
Din această analiză putem observa conform figuri 8.2.3, că cea mai mare valoare a
ionilor de platină eliberată a fost pentr u CDDP iar cea mai mică pentru materialul hibrid
MWCNT -COOH -CDDP -DTX. Această valoare variază între 5,27 și 19,12 µg/Pt/100µg
MWCNTs.

Figura 8.2.3 Determinarea ionilor de platină eliberați prin masurători ICP -MS
8.3 Încorporarea în nanotuburile de carbo n cu pereți multipli a cisplatinului,
carboplatinului și a oxaliplatinului
În acest studiu s -a încercat hibridizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu
agenți terapeutici ce fac parte din aceeași clasă de medicamente pe bază de platină. Iar aces te
probe au fost testate din punct de vedere chimic.
Funcționalizarea MWCNTs poat reduce toxicitatea. Utilizarea nanotuburilor de carbon
cu pereți multipli ca sisteme cu eliberare controlată, poate fi realizată prin legarea unor
proteine sau chiar a unor a genți anticancerigeni (medicamente), ele având capacitate mare de
penetrare a menbranei celulare. S -au adăugat aproximativ 0,2 g de MWCNTs și s -au dispersat
în acid sulfuric de 98%, fiind lasate la sonicat 6 ore. După care s -au spălat cu apă dublu
distilat ă, uscându -se la 500˚C, obținându -se nanotuburile de carbon cu pereți multipli
funcționalizați cu gruparea carboxil ( MWCNT -COOH).
S-au luat 0,1 g MWCNT -COOH la care s -au adăugat 2 ml de PEG 400 și au fost
sonicate timp de 2 h, după care s -a adăugat 1 g de BSA și s -a lasat la sonicat timp de 6 ore.
După care s -a trecut la înglobarea de medicamente dispersate într -un amestec (0,5 ml ser
fiziologic și 0,5 ml glucoză 5%) la care s -au adăugat aproximativ 0,5 mg MWCNT -COOH,
fiind lasate la sonicat timp de 48 de ore la 50˚C.Pentru toate probele s -au facut determinări:
FTIR, TEM, HPLC, ICP -MS, ZP.

6,925,2719,1212,37
0 5 10 15 20 25MWCNT-COOH-CDDP-
ZOMETAMWCNT-NH2-CDDP-
ZOMETAMWCNT-COOH-CDDP-
DTX-ZOMETAMWCNT-NH2-CDDP-
DTX-ZOMETAµg/100µgMWCNTs

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

78
8.3.1 Determinări FTIR
Spectroscopia FTIR este foarte utila, așa cum s -a arătat și în capitolele anterioare (vezi
subcapitolul 4.2.1 ) pentru detecția unor modificări ala benzilor : OH-, COO-, C=O, C=C,
O=O, CH 2, CH 3 precum și a agenților terapeutici (CDDP, CBDCA, OX). Aceste benzi au fost
înregistrate cu ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul
măsurătorilor este cuprinsă intre 400 și 4500 cm-1, cu o rezoluție de 4 cm-1 și 32 de scanări.
Figura 8.3.1 Spectrele FTIR pentru: a). MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA; b). MWCNT -COOH –
CDDP -OX; c). MWCNT -CBDCA -OX; d). MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA -O
Astfel, banda corespunzătore MWCNT -COOH este cuprinsă între 1156 -1029 cm-1.
Trebuie remarcat faptul că banda de la 1628 cm-1corespunde grupării carbonil datorită
vibrațiilor de întindere produse la nivelul grupării carboxil. Banda largă de absorbție de
aproximativ 1563 cm-1 se datorează deformări grupării O -H din COOH, în timp ce banda de
la 3271 cm-1 este atribuită grupării O H din carboxil. Demonstrarea încapsulări
medicamentelor în nanotuburile de carbon este evidențiată prin prezența benzilor speciale Pt –
N la 828 cm-1, conform figurei 8.3.1 iar datele au fos t centralizate în tabelul 8.3.1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 450016182022242628Transmittance(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CDDP-OX
32712162
15631012828
a) MWNCT -COOH -CDDP -CBDCA b) MWCNT -COOH -CDDP -OX

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500303540455055Transmittance(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CDDP-CBDCA-OX
32712162
15631027828
c) MWCNT -COOH -CBDCA -OX d) MWCNT -COH -CDDP -CBDCA -OX
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500303540455055Transmittance(%)
Numar de unda(cm) MWCNT-COOH-CDDP-CBDCA
32411628
15251029828
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 450018202224262830323436Transmittance(%)
Numar de unda(cm-1) MWCNT-COOH-CBDCA-OX
3210224815631037828

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

79
Tabelul 8.3.1 Atribuirea benzilor

MWCNT -CDDP –
CBDCA MWCNT -COOH –
CDDP -OX MWCNT -COOH –
CBDCA -OX MWCNT -COOH –
CDDP -CBDCA -OX
Corspondență ν,
cm-1 ν,
cm-1 ν,
cm-1 ν,
cm-1
-OH 3241 3271 3210 3271
-CH2 2182 2162 2248 2162
C=C 1628 1628 1627 1628
C=O 1525 1563 1563 1563
Pt-N 828 828 828 828
O=O 1029 1012 1037 1027

8.3.2 Determinări ZP
Potențialul zeta (ZP) a fost determinat prin masurători electroforetice ale probelor cu
ajutorul instrumentului Nano ZS Zeasizer (Malven Instruments, Malven, United Kingdom).
Mobilitatea electroforetică este convertită în ZP cu ajutorul ecuațieiHelmholtz -Smoluchowski,
astfel mobilitatea electroforetică este definită ca viteză electroforetică unitară aplicată
intensitătii unui câmp electric, caracterizat de migrarea unei particule în acest câmp. Înaintea
masurătorilor, probele au fost diluate cu o soluție de clorură de sodiu (0,9 % w/v) pentru
ajustarea conductivități la 50 uS cm. Toate probele au fostmăsurate de trei ori la 25˚C și s -a
raportat media.
Potențialul pentru proba funcționalizată cu gruparea ca rboxil a fost înregistrată la o
valoare ZP de 12,1 mV. Prin introducerea de medicament s -a observat o crestere ușoară a ZP
cu creșterea pH -ului conform figuri 8.3.2.1

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

80

Fig. 8.3.2.1 Dependența grafică a ZP în funcție de pH
Astfel, proba MWCNT -COOH0CBDCA -OX a înregistrat cea mai mare valoare ZP de
14,3 mV la un pH de 4,8. În figura 8.3.2.2 (a și b) sunt prezentate imaginile atât pentru
MWCNT -COOH cât și pentru MWCNT -COOH -CBDCA -OX. Rezultatele pentru ZP în
funcție de pH sunt consecutive și în deplină conco rdanță cu datele din literatură.[171]

Fig. 8.3.2.2 a). Masurătoarea ZP pentru MWCNT -COOH

Fig. 8.3.2.2 b). Determinările ZP pentru MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA

1211,912,91314,1614,312,110,2
3,944,434,44,54,84,54,3
0 2 4 6 8 10 12 14 16MWCNT -COOHMWCNT -COOH -CDDPMWCNT -COOH -CBDCAMWCNT -COOH -OXMWCNT -COOH -CDDP -CBDCAMWCNT -COOH -CDDP -OXMWCNT -COOH -CBDCA -OXMWCNT -COOH -CDDP -…
pH ZP

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

81
8.3.3 Determinări TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor hibride s -a utilizat un
microscop cu transmisie de electroni (TEM) Philips EM -410, 60kV. Toate probele au fost
prelucrate așa cum s -a arătat în capitolele anterioare.
Din acesta analiză se poate observa conform figurei 8.3.3 hibridizarea celor trei agenți
terapeutici pe suprafața nanotuburilor de carbon cu pereți multipli funcționalizați cu gruparea
carboxil.
Grefarea acestor medicamente pe suprafața nanotuburilor de carbon este bine pusă în
evidență, astfel se poate observa că probele ce conți CBDCA și OX , datorită d imensiunilor
moleculelor mari, sunt grefați pe suprafața nanotuburilor. În schimb probele ce conțin CDDP,
au dimensiuni ce variază între 10 -20 nm lățime și 10 -20 nm lungime sunt crescute radial în
centru, ca urmare a dimensiunilor mai mici sunt încapsulate în interiorul nanotuburilor de
carbon cu pereți multipli funcționalizați cu gruparea carboxil.

a). MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA b). MWCNT -COOH -CDDP -OX

c). MWCNT -COOH -CBDCA -OX d). MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA -OX

Fig. 8.3.3 Imaginile de morfologie TEM pentru: a). MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA; b).
MWCNT -COOH -CDDP -OX; c). MWCNT -CBDCA -OX; d). MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA –
OX
8.3.4 Determimări HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanoparticulelor de carbon funcționalizate cu
grupare a carboxil și pentru încorporarea de medicament pe bază de platină , așa cum am arătat
în subcapitolul 4.2.3 s-a utilizat un HPLC, Perkin Elmer SCIEX SUA (5µm, 150 mm x 4.1
mm) și s -a utilizat o coloană cu fază inversă C18 -HPLC. Amestecul de solvenți a fost un
tampon fosfat pH 9.6 (10mM)/acetonitril (Fischer Scientific) la un raport molar de 55:45,
conținând 3mg % perclorat de tetrabutilamoniu (Sigma Aldrich).Debitul utilizat a fost de
2,5mL/min la o lungime de undă de 340 nm pentru CDDP, 254 nm pentru CBDCA și de 215
nm pentru OX.
Toate probele au fost pregătite identic. Rezultatele cele mai bune s -au obținut p entru
proba ce conține toate cele trei medicamente hibrizate pe suparfața MWCNT -COOH, aceste
rezultate au fost centralizate în tabelul 8.3.4

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

82
Tabelul 8.3.4 Cantitatea de medicamente încapsulat din cisplatină, carboplatină și
oxaliplatină
Probe Concentrație
CDDP
(µg/mL) Concentrație
CBDCA
(µg/mL) Concentrations
OX
(µg/mL)
MWCNT -CDDP -OX 6.89 ––– 9.02
MWCNT -CDDP -CBDCA 6.75 24.79 ––-
MWCNT -CBDCA -OX ––– 24.53 8.27
MWCNT -CDDP -OX-CBDCA 6.45 24.37 8.18
În urma analizei HPLC și calculări eficienței la încapsulare cu relația 8.3.4 s-a
constatat că OX s -a încapsulat în proporție de 96 % în toate cele trei probe, CBDCAs -a
încapsulat în proporție de 95 % în toate cele trei probe iar CDDP în proporție de 72.4 la
74.2%, rezultatele sunt sintetizate în fig. 8.3.4
Eficiența la încapsulare% =𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 −𝑀𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟
𝑀𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑥100 8.3.4

Fig. 8.3.4 Cantitatea de medicamente (cisplatin, carboplatin și oxaliplatin) încapsulat in
MWCNTs

8.3.5 Determinări ICP -MS
Probele au fost introduse în SBF, iar apoi au fost analizate, așa cum s -a arătat și în
capitolele anterioare pentru maximizarea rezultatelor. Vapori de platină generați au fost
transportați la ICP -MS pentru determinare.
CDDPOX
020406080100EE %CDDP
CBDCA
OX

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

83
Din această analiză putem observa conform tabelului 8.3.5, că cea mai mare valoare a
ionilor de platină eliberată a fost pentru MWCNT -COOH -CDDP -CBDCA -OX iar cea mai
mică pentru materialul hibrid MWCNT -COOH -CBDCA -OX.
Probă Ioni de platină eliberați
(ppm)
24 h
MWCNT -CDDP -OX 56,87
MWCNT -CDDP -CBDCA 98,99
MWCNT -CBDCA -OX 48,7
MWCNT -CDDP -OX-
CBDCA 226,14

Tabelul 8.3.5 Cantitatea de ioni de platină eliberați din cisplatină, carboplatină și oxaliplatină
după 24 de ore

8.4 Concluzii parțiale
După comparerea cazurilor prezentate în capitolele anterioare am ajuns la concluzia că
rezultate bune am obținut în cazurile în care am folosit nanotuburile de carbon cu pereți
multipli funcționalizați cu gruparea carboxil.De aceea în acest capitol am utilizat doar acest
tip de funcționalizare a nanotuburilor de carbon.
 Din studiul morfologic asupra nanotuburilor de carbon funcționalizate atât cu
gruparea carboxil am observat, așa cum ne așteptam în toate cazurile
prezentate nanotubu rile de carbon au fost bine puse în evidență.

 Iar din studiul cantitativ și calitativ se poate observa o bună încorporare a
medicamentelor.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

84

Capitolul 9. Concluzii
9.1 Concluzii generale
Ca uramare a experimentelor efectuate pe parcursul tezei de doctorat și anume
funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli atât cu gruparea carboxil cât și cu
gruparea amino, precum și încapsularea acestora cu agenți terapeutici ( pe bază de platină și
nu numai), testarea acestor probe din punct de vedere chimic, s -au formulat următoarele
concluzii:
 Aplicarea nanotehnologiei în studiile oncologice folosind macromolecule și
nanoparticule este o modalitate de îmbunătățirea livrării de agenți terapeutici și
de diagnostic. În ceea ce privește bioaplic ațiile medicale, CNT au demonstrat
un potențial imens în livrarea de medicamente. Nanotuburile de carbon cu
pereți multipli au avantajul față de cei cu un singur perete că pot încapsula mai
mult medicament. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu cele două
grupări se poate reliza relativ ușor, precum și încapsularea de agenti
terapeutici. S -a utilizat formele farmaceutice ale agenților terapeutici ținându –
se cont de prevederile FR X și a Farmacopeei Europeană 8 în preparearea
probelor.

 Extinderea aplic ațiilor NPs în domeniul eliberării controlate a fost motivată de
capacitatea CNT de a penetra membrana celulară. Medicamentele caracterizate
prin mase moleculare scăzute precum anti -tumorale ( doxorubicin, cisplatin,
paclitaxel) sau anti -fungicele pot fi c onjugate covalent pe suprafața CNT.
Atașarea medicamentului pe suprafața CNT este dependentă de valoarea pH –
ului. Nanotuburile de carbon ce au forma unui tub cu diametrul în intervalul
nanometrilor și cu o lungime ce poate depăși de mii de ori valoarea
diametrului.
Dintre proprietățile lor unice putem enumera: conductivitatea de electroni,
stabilitatea termică, compoziția chimică și capacitatea de a traversa și penetra
membrana celulelor vii. Aplicabilitatea folosirii MWCNTs poate fi și aceea de
vehicule ( vectori) pentru medicamentele care sunt injectate intravenos.

 După functionalizarea chimică a MWCNTs cu -COOH si -NH2 pusă în
evidență prin masurători FTIR, s -a evidențiat prin microscopie de transmisie
electronică înglobarea agentul chimioterapic în MWCN Ts. Rezultate mai bune
au fost obtinuțe în cazul MWCNT -COOH. Folosirea MWCNT -COOH ca
sisteme de eliberare controlată poate fi realizată prin legarea de proteine sau
agenți anticancerigeni la suprafața nanotuburilor de carbon (au capacitatea de a
penetra me mbrana celulară). S-au realizat testări pe culturi celulare și testări de
toxicologie pe materialele hibride, demonstrând îmbunătățirea acestora.

 Eliberare de ioni de platină în soluții a fost subliniată prin măsurători ICP -MS.
Cea mai mare cantitate de i oni de platină, după 24 ore a fost găsit la
materialele hibride. Apoi am calculat raportul dintre eficiența încapsulării a
medicamentelor studiate rezultând într -un procent mai mare la nanotuburile de
carbon cu pereți multipli ce au fost funcționalizați cu gruparea carboxil. Este
nevoie de un studiu detaliat cu privire la influența procesului asupra acestor

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

85
parametrii, având în vedere că am folosit formele farmaceutice ale
medicamentelor.

9.2 Contribuții originale
1. Funcționalizarea nanotuburilor de carbo n cu pereți multipli atât cu gruparea
carboxil cât și cu gruparea amino și doparea acestora cu forme farmaceutice utilizate în
terapia anticancer.
2. Stabilirea influenței morfologiei a acestor nanotuburi de carbon dopați cu
medicamente asupra comportament ului chimic.
3. Stabilirea stabilități unui asemenea sistem, prin determinări chimice.
4. Studierea lor din punct de vedere toxicologic, prin teste de culturi celulare.

9.3 Perspective de dezvoltare ulterioară
Considerând modificările survenite asupra structurii nanotuburilor de carbon cu pereți
multipli dopați cu agenți terapeutici este necesară continuarea determinărilor proprietăților de
stabilitate și intensificarea determinărilor în timp a acestor parametri. Totodată ar trebui
verificarea și studie rea acestor materiale privind eficiența eliberări controlate în mediude
cultură și mai apoi trecerea la studierea lor pe animale mici.
În ceea ce privește determinările chimice ar trebui intensificate și completate cu alte
determinări ce ne -ar dat mai mult e informații cu privire la structura lor morfologică.
Încercarea unei comparații între comportamentul substanței active ca atare și forma sa
farmaceutică. Totodată ar trebui încercat doparea acestor nanotuburi de carbon cu pereți
multipli și cu alte medica mente și studierea acestora în timp.
În ceea ce privește aplicațiile medicale ale acestor materiale hibride ar trebui efectuate
mai multe teste în timp și compararea lor atât din punct de vedere chimic cât si biologic,
determinări ce ar face posibil o cara cterizare mai bună din punct de vedere al
biocompatibilității și al eliberării controlate ale acestor nanotuburi cu pereți multipli dopati cu
medicamente. Și compararea lor atât cu nanotuburile cu un singur perete cât și cu doi pereți.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

86

DISEMINAREA REZULTATELOR

Articol în Buletinul Științific UPB
1. A. Duma (Voiculeț), M. Prodana, I. Demetrescu – Cisplatin functionalization
multiwall carbon nanotubes – U.P.B. Sci.Bull, Series B, vol. 76, iss. 1, 2014, pp.
49-58

Articole în reviste științi fice cotate/indexate ISI:
1. M. Prodana, A. Voiculeț , D. Boijin, D. Ioniță – Nanocomposites based on carbon
nanotubes functionalized with drug molecules – Revista de Chimie, vol. 64, no. 8,
2013, pp.844 -847 ( Factorul de Impact IF 2013= 0,677 ; Scorul Relativ d e
Influență SRI 2013= 0,275)

2. M. Prodana, A. Voiculeț , S. Garea, M. Radu, H. Iovu, I. Demetrescu, A.
Denischiotu – Synthesis, characterization and controlled toxicity of novel hyhrid
material based on cisplatin and docetaxel – Central European Journal of
Chemistry, vol. 12, no. 10, 2014, pp. 1008 -1015 (IF 2014 = 1,329; SRI 2014 = 0,837)

3. M. Prodana, A. Duma (Voiculeț) , S. Constanda , M. Balaș, A. Dinischiotu, I. Demetrescu
– In vitro assessment of functionalized multiwalled carbon nanotubs with oxaliplatin on
human cancerous cells – Revista de Materiale Plastice (accept) ( IF2015=0,824;
SRI 2015=0,073)

4. A. Duma ( Voiculeț ) , M. Prodana, I. Demetrescu – The hybridization of multi –
walled carbon nanotubes with various drugs – Key Engineering Materials, vol.
3858, no. 638, 2015, pp. 58 -90( Indexată ISI )

Total IF = 2, 83
Total SRI = 1,183

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

87

Conferințe:
1. A. Duma ( Voiculeț) , I. Demetrescu – Nanocomposites with multilayer carbon
nanotubes functionalized with drugs molecules – poste r, EPF 2013, 16 -21 iunie,
Pisa Italia

2. A. Voiculet , M. Prodana, I. Demetrescu – Platinium ion relese from
nanocomposites with cisplatin, cisplatin -docetaxel and cisplatin -zometa –
prezentare orală, RICCCE 18, 4 -7 septembrie 2013, Sinaia România

3. A. Duma (Voiculeț) , M. Prodana, I. Demetrescu – The functionalization of
multiwalled carbon nanotubes with different drugs –poster, BiomMedD ʹ2014,
17-20 septembrie 2014, Constanța România

4. A. Duma (Voiculeț ) . M. Prodana – Functionalization of multi -walled carb on
nanotubes with platinium -based antitumor drugs – poster, Salonul UGAL IVENT
2014, 8 -10 octombrie 2014, Galați România

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

88

BIBIOGRAFIE:

[1] V.N. Popov „ Carbon nanotubes: properties and application” Materials Science and Engineering: R:
Report, vol. 43, iss. 3 , 2004, pp. 61 -102
[2] J.-P.Salveltat, J. -M. Bornard, N.H.Thomson, A.J.Kuklik,L.Forró,W.Benoit, L.Zuppiroli „
Mechanical properties of carbon nanotubes” Applied Physics A: Materials Science and Processing
1999, vol. 69, no. 3, pp. 255 -260
[3] E. Bekyava, S.Sarkar, F.Wang, M.E.Itkis, I. Kalinia, X.Tian, R.C.Haddon „ Effect of conalent
chemistry an the electroni c structure and properties of carbon nanotubes and graphene” Accounts of
Chemical Research 2013, vol.46, no.1, pp.65 -72
[4] H. J. Qi, K. B. K. Teo, K. K. S. Lau et al ., “Determination of mechanical properties of carbon
nanotubes and vertically aligned carbo n nanotube forests using nanoindentation,” Journal of the
Mechanics and Physics of Solids 2003, vol. 51, no. 11 -12, pp. 2213 –2237
[5] B. Tiwari, I.P. Tripathi, S.S. Haribhushan, A.P. Dwivedi, R. Dubey „ Synthesis and
Characterization CNTs by natural product” International Journal of Chemistry Research 2011, vol.2,
iss. 3, pp. 42 -45
[6] T. Guo,P. Nikolaev, A. G. Rinzler, D. TomBnek, D.T. Colbert and Richard E. Smalley „Self –
Assembly of Tubular Fulleren es” The Journal of Physical Chemistry 1995, vol. 99, pp. 10694 -10697
[7] R. Kumar. S. Kumari, R. B. Mathur, S.R. Dhakate “Nanostructuring effect of multi -walled
carbon nanotubes on electrochemical properties of carbon foam as constructive electrode for lea d
acid battery” Applied Nanoscience2015, vol.5 , iss. 1 ,pp. 53 -61
[8] O. Shenderova, V. Grishko, G. Cunningham, S. Moseenkov, G. McGuire,V. Kuznetsov “Onion -like
carbon for terahertz electromagnetic shielding,” Diamond and Related Materials 2008 , vol. 17, no. 4 –
5, pp. 462 –466
[9] S. Vizireanu, L. Nistor, M. Haupt, V. Katzenmaier, C. Oehr, G. Dinescu “Carbon nanowalls growth
by radiofrequency plasma -beam -enhanced chemical vapor deposition,” Plasma Processes and
Polymers 2008, vol. 5, no. 3 , pp. 2 63–268
[10] Y. Saito “Nanoparticles and filled nanocapsules,” Carbon 1995, vol. 33, no. 7 , pp. 979 –988
[11] J. N. Wang, LI. Zhang, F. Yu,Z. M. Sheng, “Synthesis of carbon encapsulated magnetic
nanoparticles with giant coercivity by a spray pyrolysis approa ch,” Journal of Physical Chemistry B
2007, vol.111, no. 8 , pp. 2119 –2124
[12] Min-Feng Yu, O. Lourie, MJ. Dyer, K. Moloni, TF Kelly, RS Ruoff , “Strength and Breaking
Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load” Science 2000, vol. 287, no.5 453,
pp. 637 –640
[13] P.F.J. Harris ” Carbon nanotubes and related structures” Cambridge University Press 2002, 1st
ed, pp. 213 -32.
[14] D. Bouilly, J.L. Janssen, J. Canana, M. Côte “ Graft -Induced Midgap States in Functionalized
Carbon Nanotubes” ACS Nano , 2015 ,vol. 9, no. 3, pp 2626 –2634
[15] PM Ajayan, O. Stephan, C. Colliex,D. Trauth „Aligned carbon nanotube arrays formed by cutting
a polymer resin –nanotube composite” Science 1994, vol. 265 , pp 1212 -1218
[16] AS Arico, P Bruce, B Scrosati, JM. Tarascon, WV Schalkwijk „Nanostructured materials for
advanced energy conversion and storage devices” Nature Materials2005 vol. 4, pp 366 -375
[17] N. Kumar Mehra, V. Mishra, N.K. Jain “A review of ligand tethered surface engineered carbon
nanotubes” Bio materials 2014, vol.35 , pp 1267 -1283
[18] B. Sheng Wong, S.L .Yoong, A. Jagusiak, T. Panczyk, H. Kiat Ho, W. Han Ang, G. Pastorin
“Carbon nanotubes for delivery of small molecule drugs” Advanced Drug Delivery Reviews 2013,
vol. 65 , pp 1964 -2015
[19] R. Hir lekar, M. Yamagar, H. Garse, M. Vij, V. Kadam “Carbon nanotubes and its applications: a
review” Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research 2009, vol.2, iss. 4 , pp 17 -27
[20] MGrujicic, G Gao, AM Rao, TM Tritt, S. Nayak „UV -light enhanced oxidation of carbon
nanotubes” Applied Surface Science 2003, vol.214 , pp 289 –303

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

89
[21] A Barlev, X Song, B Ivanov, V Setty, K. Chung „Payer costs for inpatient treatment of pathologic
fracture, surgery to bone, and spinal cord compression among patients with multiple myeloma or bone
metastasis secondary to prostate or breast cancer” Journal Managed Care& Specialty Pharmacy 2010,
vol.16 , pp 693 -702.
[22] YT Shieh, GL Liu, HH Wu, CC. Lee “Effects of polarity and pH on the solubility of acid -treated
carbon nanotubes in different media” Carbon 2007, vol.45 , pp 1880 –90
[23] N. Tagmatarchis&M.J.Prato ”Functionalization of carbon nanotubes via 1,3-dipolar
cycloadditions” Journal of Materials Chemistry 2004, vol. 14 , pp 437 –439
[24] J. Liu, A.G. Rinzler, H.Dai, J.H. Hafner,R.K. Bradley, P.J. Boul, et al . „Fullerene Pipes” Science
1998, vol. 280 , pp 1253 -1256.
[25] R. Yu, L.Chen, Q.Liu, J. Lin, K. -L. Tan, S.C. Ng, H S.O.Chan, G. -Q. Xu, &T.S.A Hor „Platinum
Deposition on Carbon Nanotubes via Chemical Modification”Chemistry. Materials 1998, vol.10 , 718 –
722.
[26] M.-L. Sham, &J. -K. Kim „Surface functionalities of multi -wall carbon nanotubes after UV/Ozo ne
and TETA treatments” Carbon2006, vol.44,no.4 , pp768 -777
[27] M. Sano, A.Kamino, J. Okamura & S Shinkai „Self -Organization of PEO -graftSingle -Walled
Carbon Nanotubes in Solutions and Langmuir”Blodgett Films Langmuir 2001, vol. 17, no 17 , pp
5125 -5128
[28] J.N. Coleman, U. Khan&Y.K. Gun'ko „Mechanical Reinforcement of Polymers Using Carbon
Nanotubes” Advanced Materials 2006, vol. 18 , pp 689 –706.
[29] M.Monthioux, B.W.Smith, B.Burteaux, A.Claye,J.E. Fischer&D.E. Luzzi „Sensitivity of single –
wall carbon nanotu bes to chemical processing: an electron microscopy investigation” Carbon 2001,
vol. 39,no. 8 , pp 1251 -1272.
[30] Y.-L. Zhao&J.F. Stoddart „ Noncovalent Functionalization of Single -Walled Carbon Nanotubes”
Accounts of Chemical Research 2009, vol.42, no 8 , pp 1161 -1171
[31] A. Star, J.F. Stoddart, D. Steuerman, M.Diehl, A. Boukai, E.W. Wong, X. Yang, S. -W.Chung, H.
Choi & J.R. Heath „Preparation and Properties of PolymerWrapped Single -Walled Carbon
Nanotubes” Angewandte Chemie International Edition 2001, vol.40, pp 1721 – 1725.
[32] R. J. ChenY. ,Zhang, D. Wang, &H. Dai „Noncovalent Sidewall Functionalization of Single –
walled carbon nanotubes for protein immobilization” Journalof the American Chemical Society2001,
vol.123, pp 3838 –3839
[33] P.-C. Ma, N.A. Siddi qui, G. Marom&J. -K. Kim „Dispersion and functionalization of carbon
nanotubes for polymer -based nanocomposites: A review” Composites: Part A2010, vol, 41 ,pp 1345 –
1364.
[34] M. Monthioux, B.W.Smith,B.Burteaux, A.Claye, J.E. Fischer&D.E. Luzzi „Sensitivity of single –
wall carbon nanotubes to chemical processing: an electron microscopy investigation” Carbon 2001,
vol. 39, no 8 , pp 1251 -1272
[35] MK Gottipati, I Kalinina, E Bekyarova, RC Haddon, V Parpura „Chemically functionalized
water -soluble s ingle -walled carbon nanotubes modulate morpho -functional characteristics of
astrocytes” Nano Letters2012, vol 12 , pp. 4742 -474
[36] L Belyanskaya, S Weigel, C Hirsch, U Tobler, HF Krug, P Wick „Effects of carbon nanotubes on
primary neurons and glial cells” Neurotoxicology 2009, vol. 30 , pp. 702 -711
[37] E Bekyarova, Y Ni, EB Malarkey, V Montana, JL McWilliams, RC Haddon, V
Parpura „Applications of carbon nanotubes in biotechnology and biomedicine” Journal of Biomedical
Nanotechnology 2005, vol. 1 , pp. 3 -17
[38] MK Gottipati, E Bekyarova, M Brenner, RC Haddon,V Parpura „Changes in the morphology and
proliferation of astrocytes induced by two modalities of chemically functionalized single -walled
carbon nanotubes are differentially mediated by glial fibrillary acidic protein” Nano Letters 2014, vol.
14,pp. 3720 -3727
[39] D.Tasis, N.Tagmatarchis, A. Bianco & M. Prato „Chemistry of carbon nanotubes ”Chemical
Reviews 2006 , vol.106, pp 1105 –1136
[40] A. Hirsch ”Functionalization of single -walled carbon nanotubes ”Angewandte Chemie
International Edition 2002 , vol. 41, pp 1853 –1859
[41] M.Quintana, E. Vazquez & M. Prato „Organic functionalization of graphene in dispersions ”
Accounts of Chemical Research 2013 ,vo. 46, pp 138–148

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

90
[42] F. Liang et al . „A convenient route to functionalized carbon nanotubes ” Nano
Letters 2004 ,vol. 4,pp 1257 –1260
[43] D.Voiry,O. Roubeau & A. Pénicaud „Stoichiometric control of single walled carbon nanotubes
functionalization „ Journal of Materials Chemistry2010, vol. 20, pp 4385 –4391
[44] Z. Syrgiannis, et al. „Reductive retrofunctionalization of single -walled carbon nanotubes ”
Angewandte Chemie International Edition 2010, vol. 49, pp 3322 –3325
[45] S.Chakraborty,J Chattopadhyay,W. Guo, & W.E. Billups „Functionalization of potassium
graphite ” Angewandte Chemie International Edition 2007, vol. 46, pp 4486 –4488
[46] J. M. Englert, et al. „ Covalent bulk functionalization of graphene ” Nature Chemistry 2011, vol. 3,
pp 279–286
[47] S.S. Chou, et al . „Ligand conjugation of chemically exfoliated MoS 2” Journal of the American
Chemical Society 2013, vol. 135, pp 4584 –4587
[48] M. José -Yacamán „Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure ” Applied
Physics Letters 2009 vol. 62, pp 657669
[49] N. Inami, et al „Synthesis -condition dependence of carbon nanotube growth by alcohol catalytic
chemical vapor deposition method ” Sciences Technology of Advanced Materials2009 , vol. 8 , pp 292 –
305
[50] N. Ishigami, et al. ”Crystal Plane Dependent Growth of Aligned Single -Walled Carbon Nanotubes
on Sapphire” Journal of the American Chemical Society 2008, vol. 130, no. 30 , pp. 9918 –9924
[51] A. Eftekhari, P Jafarkhani, and F Moztarzadeh „High -yield synthesis of carbon nanotubes using a
water -soluble catalyst support in catalytic chemical vapor deposition ” Carbon 2009 vol. 44 , pp 1343 –
1358
[52] L Yuan, K Saito, W Hu, and Z Chen „Ethylene flame synthesis of well -aligned multi -walled
carbon nanotubes” Chemical Physics Letters 2001 , vol. 346 , pp23 –28
[53] H.M. Duan, and J.T. McKinnon „ Nanoclusters Produced in Flames” Journal of Physical
Chemistry 2011, vol. 98, no 49 , pp 12815 –12818.
[54] A V. Rode, et al. „Structural analysis of a carbon foam formed by high pulse -rate laser ablation”.
Applied Physics A: Materials Science & Processing 1999, vol.69, no 7 , S755 -S758
[55] P.F.J Harr is „Carbon nanotubes and related structures” Cambridge University Press 2002, 1st
ed. pp. 213 -32
[56] S Bellucci „Carbon nanotubes: physics and applications” Physica Status Solidi 2005, vol. 2, no.
1, pp. 34 -47
[57] Yu Min -Feng, O.M Lourie,J. Dyer,K Moloni,T.F Kelly,R.S.,Ruoff „Strenght and Breaking
Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load” Science 2000, vol. 287, no. 5453 ,
pp. 637 -640
[58] B.G Demczyk., Y.M Wang, J.Cumings, M.Hetman, W Han, A.Zettl, R.O Ritchie „Direct
mechanical m easurement of the tensile strength and elastic modulus of multiwalled carbon nanotubes”
Materials Science and Engineering 2002, vol. 334, no 1 -2, pp. 173 -178
[59] Z Wang, P Ciselli, T Peijs „The extraordinary reinforcing efficiency of single -walled carbon
nanotubes in oriented poly (vinyl alcohol) tapes” Nanotechnology 2007, vol. 18, no. 45 , pp. 455709
[60] K Jensen, W Mickelson, A.Kis, A Zettl „Buckling and kinking force measurements on individual
multiwalled carbon nanotubes” Physical Review 2007 , vol. 76 , pp.195436
[61] M.S. Mo, J.H. Zeng, X.M. Liu, W.C. Yu, S.Y. Zhang, Y.T. Qian “Controlled hydrothermal
synthesis of thin single -crystal tellurium nanobelts and nanotubes” Advanced Materials 2002, vol. 14 ,
pp. 1658 –1662
[62] N.J. Quitoriano, M. Belov, S. Evoy, T.I. Kamins „Single -crystal, Si nanotubes, and their
mechanical resonant properties” Nano Letters 2009, vol. 9 , pp. 1511 –1516
[63] F. Muench, S. Kaserer, U. Kunz, I. Svoboda, J. Brotz, S. Lauterbach , et al. „Electroless synthesis
of platinum and platin um–ruthenium nanotubes and their application in methanol oxidation” Journal
of Materials Chemistry 2011, vol. 21 , pp. 6286 –6291
[64] C.R. Martin „Nanomaterials: a membrane -based synthetic approach” Science 1994, vol. 266 ,
pp. 1961 –1966
[65] E.K. Mushibe, D . Andala, S.C. Murphy, K. Raiti -Palazzolo, J.L. Duffy -Matzner, W.E.
Jones „Electrically conducting polymers as templating interfaces for fabrication of copper nanotubes”
Langmuir 2012, vol. 28 , pp. 6684 –6690

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

91
[66] T. Thongtema, A. Phuruangratb, S. Thongtemb „Characterization of copper sulfide
nanostructured spheres and nanotubes synthesized by microwave -assisted solvothermal method”
Materials Letters 2010, vol. 64 , pp. 136 –139
[67] L. Horvath, A. Magrez, D. Golberg „ In vitro investigation of the cellular toxicity of boron nitride
nanotubes” ACS Nano 2011, vol. 5 , pp. 3800 –3810
[68] A. Pakdel, C.Y. Zhi, Y. Bando „A comprehensive analysis of the CVD growth of boron nitride
nanotubes” Nanotechnology 2012, vol. 23 , pp. 21560 -21568
[69] L. Horvath, A. Magrez, D . Golberg „In vitro investigation of the cellular toxicity of boron nitride
nanotubes” ACS Nano 2011, vol. 5 , pp. 3800 –3810
[70] A. I. Vasylenko, M. V. Tokarchuk and S. Jurga „Effect of a Vacancy in Single -Walled Carbon
Nanotubes on He and NO Adsorption ”Journal Physics Chemistry C 2015, vol. 119, pp 5113 -5116
[71] B M. Maciejewska, L. Emerson Coy, K K. K. Koziol and S J Facile „Synthesis of Highly Stable
and Water -Soluble Magnetic MWCNT/α -FeNanocomposites ”Journal Physics Chemistry
C2014, vol. 118, pp 27861 -27869
[72] M. Jankowska, T Kupka, L Stobiński and J Kaminský „DFT studies on armchair (5, 5) SWCNT
functionalization. Modification of selec ted structural and spectroscopic parameters upon two -atom
molecule attachment ” Journal of Molecular Graphics and Modelling 2015, vol. 55, pp 105 -114
[73] P.M.F.J. Costa, J. Sloan, J.L. Hutchison, M.L.H. Green „Encapsulation of quaternary 1D
pentlandite -type alloy crystals within conical multi -layer carbon nanotubes ” Chemical
Communications 2003, vol. 18 , pp. 2276 –2277
[74] Y. Wang, Y. Nie, W. Ding, S. G. Chen, K. Xiong, X. Q. Qi, Y. Zhang, J. Wang and Z. D. Wei
„Unification of catalytic oxygen reduction and hydrogen evolution reactions: highly dispersive Co
nanoparticles encapsulated inside Co and nitrog en co -doped carbon ”Chemical
Communications 2015, vol. 51, pp 8942 -8945
[75] Y. Nie, L Li and Z. Wei „Recent advancements in Pt and Pt -free catalysts for oxygen reduction
reaction ”Chemical Society Reviews 2015, vol. 44, pp 2168 -2201
[76] JW Jang , C E Lee, S C Lyu, T J Lee and C J Lee „Structural study of nitrogen -doping effects in
bamboo -shaped multiwalled carbon nanotubes” Applied Physics Letters 2004, vol. 84,iss. 15, pp
2877 -2881
[77] C. Soldano „Hybrid metal -based carbon nanotubes: Novel platform for multifunctional
applications” Progress in Materials Science 2015 , vol. 69, pp183 –212
[78] Y.Yan ,J. Miao ,Z Yang , F-X Xiao , H B Yang , B Liu and Y Yang „Carbon nanotube catalysts:
recent advances in synthesis, characterization and applications” Chemical Society Reviews 2015, vol.
44,pp 3295 -3346
[79] AG Rinzler,J Liu, H Dai, P Nikolaev, CB Huffman, FJR Maciaset al.” Large -scale purification of
single -wall carbonnanotubes: process, product, and characterization.” Applied Physics A 1998, vol.67 ,
pp29 –37
[80] M.Ghiazza, G. Vietti, I. Fenoglio „ Carbon nanotubes: properties, application and toxicity” Health
and Environmental Safety of Nanomaterials 2014, Chapter 8 , pp 147 -174
[81] H.Maed „ Toward a full understanding of the EPR effect in primary and metastatic tumors as well
as issues related t o its heterogeneity” Advanced Drug Delivery Reviews ,
doi:10.1016/j.addr.2015.01.002 (in press)
[82] H.A Bock, H. Gallati, R.M Zürcher, M. Bachofen, M.J Mihatsch, J. Landmann, G. Thi el "A
randomized prospective trial of prophylactic immunosuppression with ATG -fresenius versus OKT3
after renal transplantation" Transplantation 1995, vol. 59, no. 6, pp. 1472 –1481
[83] J. Zekri, M. Mansour, M.S Karim “ The anti -tumour effects of zoledronic acid” Journal of Bone
Oncology 2014, vol.3, no, 1 , pp.25 -35
[84] P. Parhi, C. Mohanty, S.K. Sahoo “Nanotechology -based combinational drug delivery: an
emerging approach for cancer therapy” Drug Discov Today2012, vol. 17, no.17 -18, pp.1044 -1052
[85] J.Y Chen , L. S Shen Foo “Recalcitrant Hyperkalaemia Associated with a Single Dose
Administration of Zoledronic Acid for Treatment of Post -Menopausal Osteoporosis”Journal
Osteoporosis & Physical Activity 2013, vol.1, no. 2, pp.1 -3
[86] M. Rahman, S. Beg,A. Ahmed, S. Swain “ Emergence of Functionalized Nanomedicines in Cancer
Chemotherapy: Recent Advancements” Current Challenges and Toxicity Considerations Recent
Patents on Nanomedicine 2013, vol.3, no.2 , pp.128 -139

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

92
[87] A. S.Abu Lila, H.Kiwad, T.Ishida “Selective Delivery of Oxaliplatin to Tumor Tissue by
Nanocarrier System Enhances Overall Therapeutic Efficacy of the Encapsulated Oxaliplatin”
Biological & Pharmaceutical Bulletin 2014, vol. 37, no.2 , pp.206 –211
[88] S. La uria, A. Martini, C. Ciocco, M. Visconti “Platinium Derivate pharmaceutical formulations”
InternationalPatent no. US/2002/6673805 B 2, 22 August 2002
[89] J. Wang, Y. Wang, Y. Liu, R. Ran, L. Jiang, L. Ge, C. Zheng, J. Zhu „Capillarity -induced loading
and release of chemotherapeutic agent within multi -wall carbon nanotubes” Journal of drug Delivery
Science and Technology 2014, vol. 24, no. 4 , pp.338 -343
[90] A. Martinčič, M. Cemaza, G. Sersa, V. Kovač, R. Milačič, J. Ščančar „A novel method for
speciation o f Pt in human serum incubated with cisplatin, oxaliplatin and carboplatin by conjoint
liquid chromatography on monolithic disks with UV and ICP -MS detection” Talanta 2013, vol. 116 ,
pp.141 -148
[91] Y. Mi, X, Liu, J. Zhao, J. Ding, S.S. Feng „Multimodality treatment of cancer with herceptin
conjugated, thermomagnetic iron oxides and docetaxel loaded nanoparticles of biodegradable
polymers” Biomaterials 2012, vol. 33, no. 30 , pp 7519 -7529
[92] N. Stojanović, D.Urankar, A. Brozović, A. Ambriović -Ristov, M. Os mak, J. Košmrlj “Design and
Evaluation of Biological Activityof Diazenecarboxamide -extended Cisplatin and Carboplatin
Analogues” Acta Chimica Slovenica 2013, vol. 60, no. 2 , pp. 368 -374
[93] S. Beg, M. Rizwan, A. M. Sheikh, M. SaquibHasnain, K. Anwer, K. Kohli “Advancement in
carbon nanotubes: basics, biomedical applications and toxicity” Journal of Pharmacy and
Pharmacology 2011, vol. 63, no. 2 , pp 141 -163
[94] M. Callari, J.R. Aldrich -Wrighta, P.L.de Souzab, M.H. Stenzelc “Polymers with platinum drugs
and other macromolecularmetal complexes for cancer treatment” Progress in Polymer Science 2014,
vol. 39 , pp. 1614 -1643
[95] A. Battigelli, C. Ménard -Moyon, T. Da Ros, M. Prato, A. Bianco “Endowing carbon nanotubes
with biological and biomedical propertiesby chemical modifications” Advanced Drug Delivery
Reviews 2013, vol. 65 , pp. 1899 -1920
[96] C.R. Maldonado, L. Salassa, N. Gomez -Blanco, J.C. Mareque -Rivas ”Nano -functionalization of
metal c omplexes for molecular imagingand anticancer therapy”Coordination Chemistry Reviews
2013, vol. 257 , pp. 2668 -26-88
[97] P. Panwar, B. Pandey, P.C. Lakhera, K.P. Singh “Preparation, characterization, and in vitro
releasestudy of albendazole -encapsulated nan osizeliposomes” International Journal Nanomedicine
2010, vol. 5 , pp 101 -108
[98] J. Li, A.Pant, C.F.Chin, W.H.Ang, C.Ménard -Moyon, T. R.Nayak, D. Gibson, S.Ramaprabhu,
T.Panczyk, A.Bianco, G. Pastorin “In vivo biodistribution of platinum -based drugs encapsu lated
intomulti -walled carbon nanotubes” Journal of Nanomedicine & Nanotechnology 2014, vol. 10 , pp
1465 -1475
[99] R.Xing, X.Wang, C.Zhang, Y.Zhang, Q.Wang, Z.Yang, Z. Guo “Characterization and cellular
uptake of platinum anticancer drugs encapsulatedin ap oferritin” Journal of Inorganic Biochemistry
2009, vol. 103 , pp 1039 -1044;
[100] U.Franzen, T.T.N.Nguyen Tam, C.Vermehren, B.Gammelgaard, J. Østergaard ”Characterization
of a liposome -based formulation of oxaliplatin using capillaryelectrophoresis: Encaps ulation and
leakage” Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 2011, vol. 55, pp 16 -22
[101] X. Wang, Z. Guo “ Targeting and delivery of platinum -based anticancer drugs” Chemical
Society Reviews 2013, vol. 42, pp. 202 -224
[102] H.S. Oberoi, N.V.Nu kolova,A.V. Kabanov, T. K. Bronich “ Nanocarriers for delivery of
platinium anticancer drugs” Advanced Drug Delivery Reviews 2013, vol.65, no.0, pp. 1667 -1685
[103] D. Douroumis, D.G.Fatouros,N. Bouropoulos, K. Papagelis, D. Tasis “ Colloidal stability of
carbon nanotubes in an aqueons dispersion of phospholipid” International journal of Nanomedicine
2007, vol. 2, no.4 , pp. 761 -766;
[104] S. Parveen, R.Misra, S. K. Sahoo “Nanoparticles: a boon to drug delivery, therapeutics,
diagnostics and imaging” Nanom edicine 2012, vol. 8, no.20 , pp.147 -166
[105] C. R. Maldonado, L.Salassa, N. Gomez -Blanco, J. C. Mareque -Rivas “ Nano -functionalization
of metal complexes for molecular imaging and anticancer therapy” Coordination Chemistry Reviews
2012, vol. 257, no. 19 -20, pp. 2668 -2688

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

93
[106] J. Kolosnjaj, H. Szwarc și F. Moussa „ Toxicity studies of carbon nanotubes” Advances in
Experimental Medicine and Biology vol. 620, 2007, pp. 181 -204.
[107] S. Arora, J.M. Rajwade și K.M. Paknikar „ Nanotoxicology and in vitro studi es: The need for
the hour” Toxicology and Applied Pharmocology vol. 258 , 2012, pp. 151 -165
[108] X. Han, N. Corson, P. Wade -Marcer, R. Gelein, J. Jiang, M. Sahu, P. Biswas, J.N. Finkelstein,
A. Elder și G. Oberdörster „ Assessing the relevance of in vitro studies in nanotoxicology by
examining correlations between in vitro and in vivo data” Toxicology vol 297 , 2012, pp. 1 -9.
[109] J. Ai, E. Biazar, M. Jafarpour, M. Montazei, A. Majdi, S. Aminifard, M. Zafari, H.R. Akba ri și
K.Gh. Rad „ Nanotehnology and naoparticle safety in biomedical designs” International Journal of
Nanomedicine vol. 6, 2011, pp. 1117 -1127.
[110] X. Li,Y. Fan, Q. Feng și F -Y. Cui „ Biocompatibilitz and Toxicity of Nanoparticles and
Nanotubes” Journa l of Nanomaterials vol. 6 , 2012, pp. 1 -19.
[111] A.F. Hubbes, R.R. Mercer, S.A. Berkovic, J. Harkema, K. Sriram, D. Schwegler -Berrz, M.P.
Garavanahally, T.R. Nurkiewicz, V. Castranova și L.M. Sargent „Nanotoxicology – a pathologist’s
perspective” Toxicologi c Patology vol. 39 , 2011, pp. 301 -324.
[112] A. Kahru, H -C. Dubourguier „ From ecotoxicology and nanoecotoxicology” Toxicology vol.
269 no. 2 , 2010, pp. 105 -119.
[113] A.D. Osrowski, T. Martin, J. Conti, I. Hurt și B.H. Harthorn „ Nanotoxicology: characte rizing
the scientific literature, 2000 -2007” Journal Nanoparticls Research vol. 11 no. 2, 2009, pp. 251 -257.
[114] M. Sharma „ Understanding the mechanism of toxicicity of carnon nanoparticles in humans in
the new millennium: A systemic review” Indian Jo urnal Occupational and Environmenttal Medicine
vol. 14 no. 1, 2010, pp. 3 -5.
[115] H. Becker, F. Herzberg, A. Schulte și M. Kolossa -Gerhring „ The carcinogenic potential of
nanomaterials, their release from products and options for regulating them” Intern ational Journal of
Hygiene and Environmental Health vol. 214 no. 3, 2011, pp. 231 -239.
[116] J. Kolasnijaj, H. Szwarc și F. Moussa „ Toxicity studies of fullerenes and derivatives”
Advances in Experimental Medicine and Biology vol. 620, 2007, pp. 168 -180.
[117] J.A. Ferreia, J. Cemlyn -Jones și C.R. Cordeiro „ Nanoparticles, nanotehnology and pulmonary
nanotoxicology” Revista Portuguesa de Pneumonia vol.19 no. 1, 2013, pp. 28 -37.
[118] S. Lanone, P. Andujar, A. Kermanizadeh și J. Boczkowiski „ Determi nants of carbon nanotubes
toxicity” Advanced Drug Delivery Reviews vol. 65 no. 15, 2013, pp. 2063 -2069.
[119] H. Ali -Boucetta, K. Kostarelas „ Pharmacology of carbon nanotubes: Toxicokinetics excretion
and tissue accumulation” Advanced Drug Delivery Review s, vol. 65 no. 15, pp. 2111 -2119.
[120] S. Toykuni „Genotoxicity and carcinogenicity risk of carbon nanotubes” Advanced drug
Delivery Reviews, vol. 65 no. 15, 2013, pp. 2098 -2110.
[121] H.K. Lindberg, G.C -M. Falck, R. Singh, S. Suhonen, H. Jӓrventaus, E . Vanhala, J. Catalán,
P.B. Farmer, K.M. Savolainen, H. Norppa „Genotoxicity of short single -wall and multi -wall carbon
nanotubes in human bronchial epithelial and mesothelial cell in vitro” Toxicology vol.313 no.1, 2013,
pp. 24 -37.
[122] J. Boczkowski, S . Lanone „ Respiratory toxicities of nanomaterials – A focus on carbon
nanotubes” Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 64 no. 15, 2012, pp. 1694 -1699.
[123] A. J. Thorley, T.D. Tetley „ New prespectives in nanomedicine” Pharmacology & Therapeutics,
vol. 140 no. 2, 2013, pp. 176 -185.
[124] R. Simón -Vázquez, M. Peleteiro, T. Loyano, Á. González -Fernández, A.Casal „
Nanotoxicology” Fronties of Nanoscience, vol.4, 2012, pp. 443 -485.
[125] H. Haniu, N. Satito, Y. Matsuda, T. Tsukahara, K. Marruyama, Y. Us ula, K. Aoki, S.
Takanaski, S. Kobayashi, H. Nomura, M. Okamato, M. Shimizu, H. Kato „ Culture medium type
affects endocytosis of multi -walled carbon nanotubes in BEAS -2B cells and subsequent biological
response” Toxicology in Vitro, vol. 27 no. 6, 2013, pp. 1679 -1658.
[126] S. Lanone, P. Andujar, A. Kermanizadeh, J. Baczkowski „ Determinats of carbon nanotubes
toxicity” Advanced Drug Delivery Reviews, vol. 65 no. 15, 2013, pp. 2063 -2069.
[127] M. Ema, J. Tanako, N. Kabayashi, M. Naya, S. Endoh, J . Maru, M. Hosoi, M. Nagai, M.
Nakajima, M. Hayashi, J.Nakanishi „ Genotoxicity evaluation of fullerene C 60 nanoparticles in comet
assaz using lung cells of intratracheally instilled rats” Regulatory Toxicology and Pharmacology, vol.
62 no.3, 2012, pp. 4 19-424.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

94
[128] C. Srinivasan „ Carbon nanotubes in cancer therapy” Current Science, vol.94 no.3 , 2008,
pp.300
[129] J. Bozkowski, S. Lanone „ Potential uses of carnon nanotubes in the medical field : how
worried should be?” Nanomedicine, vol.2 no.4, 2007 , pp. 407 -410.
[130] J. WANG, J.D GERLACH, N. SAVAGE, G.P. COBB „ Necessity and approach to integrated
nanomaterial legislation and governance” Scince of The Total Environment, vol. 442, 2013, pp. 56 -62.
[131] K.S. Hougaard, B. Fadeel, M. Gulumian, V.E. Kogan, K.M. Savolainen „ Development toxicity
of engineerd nanoparticles” Reproductive and Developmental Toxicology, Edited by Ramesh C.
Gupa, 2011, pp. 269 -290.
[132] M. Chidambaram și K. Krishnasamy „Nanotoxicology: Toxicity of engineered nanoparticles an d
approaches to produce safer nanotherapeutics” International Journal of Pharma Sciences, vol.2 no. 4,
2012, pp. 117 -122.
[133] M. Naya, N. Kobayashi, K. Mizuno, K. Matsumoto, M. Ema, J. Nakaniski „ Evaluation of the
genotoxic potential of sing+wall carbon nanotubes by using a battery of in vivo genotoxicity assays”
Regulatory Toxicology and Pharmacology2001, vol. 61 no. 2, pp. 192 -198.
[134] K-J. Diety, S. Herth „ Plant nanotoxicology” Trands in Plant Science2001, vol. 16 no. 11, pp.
582-589.
[135] F. Zhan g, N. Wang, J. Kong, J. Dai, F. Chang, G. Feng, S. BI „Multi -wall carbon nanotubes
decrease lactote dehydrogenase activity in enzymatic reaction” Bioelectrochemistry, vol.82 no. 1 ,
2001, pp. 74 -78.
[136] L. Osmieri , A H.A. Monteverde Videla , S Specchia “Activity of Co –N multi walled carbon
nanotubes electrocatalysts for oxygen reduction reaction in acid conditions” Journal of Power Sources
2015,vol. 278 , pp 296 –307
[137] M K. Gottipati , E Bekyarova , R C. Haddon , V Parpura “Chemically functionalized single –
walled carbon nanotubes enhance the glutamate uptake characteristics of mouse cortical
astrocytes” 10.1007/s00726 -015-1970 -9
[138] L Wang, J Shi, H Zhang, H Li, Y Gao, Z Wang, H Wang, L Li,C Zhang, C Chen, Z Zhang, Y
Zhang “Synergistic anticancer effect of RNAi and photothermal therapy mediated by functionalized
single -walled carbon nanotubes” Biomaterials 2013, vol. 34 , pp 262 -274
[139] Y-P Sun,K.Fu, Y. Li, W. Huang „Functionali zed carbon nanotubes: properties and applications”
Accounts of Chemical Research 2002, vol. 35, no.12 , pp 1096 -1104
[140] S Banerjee , K Dasgupta , A Kumar , P Ruz , B. Vishwanadh ,J.B. Joshi ,V. Sudarsan “Comparative
evaluation of hydrogen storage behavior of Pd doped carbon nanotubes prepared by wet impregnation
and polyol methods” International Journal of Hydrogen Energy 2015, vol.40, iss 8 , pp 32 68–3276
[141] L Cui, Q Geng , C Gong, H Liu, G Zheng, G Wang,Q Liu and S Wen , “Novel sulfonated poly
(ether ether ketone)/silica coated carbon nanotubes high -performance composite membranes for direct
methanol fuel cell” Polymers for Advanced Technologies 2015, vol. 26, iss 5, pp 457–464
[142] S Rhiem , M J. Riding , W Baumgartner , F L. Martin , K T. Semple , K C. Jones , A Schäffer , H M.
Maes , “Interactions of multiwalled carbon nanotubes with algal cells: Quantification of association,
visualization of uptake, and measurem ent of alterations in the composition of cells” Environmental
Pollution 2015 ,vol.196 , pp 431 –439
[143] Y.S. Ye , H. Wang , S.G. Bi , Y. Xue , Z.G. Xue ,Y.G. Liao , X.P. Zhou , X.L. Xie , Y.W. Mai
“Enhanced ion transport in polymer –ionic liquid e lectrolytes containing ionic liquid -functionalized
nanostructured carbon materials” Carbon 2015, vol.86 , pp 86 -97
[144] W Wu , Y Li , L Yang , Y Ma , X Yan “Preparation and characterization of coaxial multiwalled
carbon nanotubes/polyaniline tubular n anocomposites for electrochemical energy storage in the
presence of sodium alginate” Synthetic Metals 2014, vol. 193 , pp 48 -57
[145] C G. Silva, P. M. Tavares, Goran Dražić, A M. T. Silva,J M. Loureiroand J L. Faria
“Controlling the Surface Chemistry of Multiwalled Carbon Nanotubes for the Production of Highly
Efficient and Stable Laccase -Based Biocatalysts” ChemPlusChem 2014, vol. 79, iss.8, pp 1116 –1122
[146] J Tanne, B Dietzel, F. W. Schellerand F Bier “Nanohybrid Materials Consisting of Poly[(3 –
aminobenzoic acid) -co-(3-aminobenzenesulfonic acid) -co-aniline] and Multiwalled Carbon Nanotubes
for Immobilization of Redox Active Cytochr ome c” Electroanalysis 2014, vol.26, iss 4 , pp 732 -738
[147] V Mani , B Devadas , S-M Chen “Direct electrochemistry of glucose oxidase at electrochemically
reduced graphene oxide -multiwalled carbon nanotubes hybrid material modified electrode for glucose
biosensor” Biosensors and Bioelectronics 2013, vol.41 , pp 309 -315

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

95
[148] V.K. Gupta , S Agarwal , T A. Saleh “Chromium removal by combining t he magnetic properties
of iron oxide with adsorption properties of carbon nanotubes” Water Research 2011, vol. 45, iss 6 , pp
2207 -2212
[149] S J Zhu , J Zhang , J J Ma , Y X Zhang , K X Yao “Rational design of coaxial mesoporous
birnessite manganese dioxide/amorphous -carbon nanotubes arrays for advanced asymmetric
supercapacitors” Journal of Powew Sources 2015, vol. 278 , pp 555 -561
[150] A. Beltram , M. Melchionna ,T. Montini ,L. Nasi , R.J. Gorte ,M. Prato ,P. Fornasiero “Improved
activity and stability of Pd@CeO 2 core–shell catalysts hybridized with multi -walled carbon nanotubes
in the water gas shift reaction” Catalysis Today doi:10.1016/j.cattod.2015.03.032
[151] X Zheng . H Wang , Q Gong ,L Zhang , G Cui , Q Li, L Chen , F Wu , S Wang “Highly luminescent
carbon nanoparticles as yellow emission conversion phosphors” Materials Letters 2015, vol. 143 , pp
290-293
[152] X Xin , J Pang , W Li , Y Wang , J Yuan , G Xu “Dispersing Carbon Nanotubes in Aqueous
Solutions of Trisiloxane -Based Surfactants Mo dified by Ethoxy and Propoxy Groups” Journal of
Surfactants and Detergents 2015, vol.18, iss 1, pp 163-170
[153] E M. Materon , A Wong , S I. Klein , J Liu , M D.P.T. Sotomayor “Multi -walled carbon nanotubes
modified screen -printed electrodes for cisplatin detection” Electrochimica Acta 2015, vol. 15 8, pp
271-276
[154] L Yuan , L Jiang , T Hui , L Jie , X Bingbin , Y Feng , Li Yingchun “Fabrication of highly sensitive
and selective electrochemical sensor by using optimized molecularly impr inted polymers on multi –
walled carbon nanotubes for metronidazole measurement” Sensors and Actuators B: Chemical 2015,
vol. 206,
pp 647 -652
[155] K Ohkubo , N Kohno ,Y Yamada and S Fukuzumi “Laser -induced pinpoint hydrogen evolution
from benzene and water using metal free single -walled carbon nanotubes with high quantum yields”
Chemical Science 2015, vol.6 , pp 666 -674
[156] L. I. Espinosa -Vegaa, A. G. Rodrígueza, H. Navarro -Contrerasa “ Determination of the Thermal
Expansion Coefficient of Single -Wall Carbon Nanotubes by Raman Spectroscopy” Spectroscopy
Letters: An International Journal for Rapid Communication 2015, vol.48, iss. 2 , pp 139 -143
[157] C. Herrero -Latorre , J. Álvarez -Méndez , J. Barciela -García , S. García -Martín , R.M. Peña –
Crecente “Characterization of carbon nanotubes and analytical methods for their determination in
environmental and biological samples: A review” Analytica Chimica Acta 2015, vol. 853 , pp 77 –94
[158] T. Kokubo, H. Kushitan i, S. Sakka, T. Kitsugi, T. Yamamuro, “Solutions able to reproduce in
vivo surface -structure changes in bioactive glass -ceramic A -W3T”, Journal of Biomedical Research
1990, vol.24, iss.6, 1990, pp 721 -734
[159] Z Ni, F Tang, Y Li, D Shen, R Mo “ Rapid dete rmination of low -level in dry vegetables and fruis
by ICP -Ms” Food Science and Technology Research 2015, vol.21, no 1 , pp 1 -6
[160] P Grinberg , R E. Sturgeon , L de O. Diehl , C A. B izzi, E M.M. Flores “Comparison of sample
digestion techniques for the determination of trace and residual catalyst metal content in single -wall
carbon nanotubes by inductiv ely coupled plasma mass spectrometry” Spectrochimica Acta Part B:
Atomic Spectroscopy 2015, vol. 105 , pp 89 -94
[161] Q Zhou , A Xing , K Zhao “Simultaneous determination of nickel, cobalt and mercury ions in
water samples by solid phase extraction using multiwalled carbon nanotubes as adsorbent after
chelating with sodium diethyldithiocarbamate prior to high performance li quid
chromatography” Journal of Chromatography A 2014, vol. 1360 ,pp 76 -81
[162] D. Deng, S Zhang , H Chen , L Yang , H Yin ,X Hou and C Zheng “Online solid sampling platform
using multi -wall carbon nanotube assisted matrix solid phase dispersion for mercury speciation in fish
by HPLC -ICP-MS” Journal of Anal ytical Atomic Spectrometry 2015, vol.30 , pp 882 -887
[163] A M. Ashrafi , S Cerovac ,S Mudrić , V Guzsvány ,L Husáková ,I Urbanová ,K Vytřas “Antimony
nanoparticle -multiwalled carbon nanot ubes composite immobilized at carbon paste electrode for
determination of trace heavy metals” Sensors and Actuators B: Chemic al 2014, vol. 191 , pp 320 -325
[164] S Böhme, H -J Stärk, D Kühnel & T Reemtsma “Exploring LA -ICP-MS as a quantitative
imaging technique to study nanoparticle uptake in Daphnia magna and zebrafish (Danio rerio)
embryos” Analytical and Bioanalytical Chemistr yDOI 10.1007/s00216 -015-8720 -4

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

96
[165] H-J Stärk, R Wennrich “A new approach for calibration of laser ablation inductively coupled
plasma mass spectrometry using thin layers of spiked agarose gels as references” Analytical and
Bioanalytical Chemistry 2011,vo l. 399, no 6, pp 2211 –2217
[166] B White, S Banerjee, S O’Brien, N J. Turro and I P. Herman “Zeta -Potential Measurements of
Surfactant -Wrapped Individual Single -Walled CarbonNanotubes” Journal Physics Chemical C 2007 ,
vol. 111, pp13684 -13690
[167] A A Chaudhari , S L Jasper, E Dosunmu , M E Miller , R D Arnold , S R Singh and S Pillai
“Novel pegylated silver coated carbon nanotubes kill Salmonella but they are non -toxic to eukaryotic
cells” Journal of Nanobiotechnology DOI 10.1186/s12951 -015-0085 -5
[168] A Al Faraj , A Sultana Shaik & Baraa Al Sayed “ Preferential magnetic targeting of carbon
nanotubes to cancer sites: noninvasive tracking using MRI in a murine breast cancer mode”
Nanomedicine 2015, vol. 10, no 6 , pp 931 -948
[169] Di Zhang , Bo Pan , R L. Cook , B Xing “Multi -walled carbon nanotube dispersion by the
adsorbed humic acids with different chemical structures” Environmental Pollution 2015, vol. 196 , pp
292-299
[170] M. Prodana, A. Voiculeț, S. Garea, M. Radu, H. Iovu, I. Demetrescu, A. Denischiotu „Synthesis,
characterization and controlled toxicity of novel hyhrid material based on cisplatin and
docetaxel ”Central European Journal of Chemistry 2015, vol. 12, no. 10 , 2014, pp. 1008 -1015
[171] E. Francisco de la Cruz, Y. Zheng, E. Torres, W. Li, W. Song, K.Burugapalli „Zeta Potential of
Modified Multi -walled Carbon Nanotubes in Presence of poly (vinyl alcohol)Hydrogel” International
Journal of Electrochemical Science 2012, vol. 7, pp 3577 -3590.

Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți multipli pentru aplicații medicale

97

LISTA DE PUBLICAȚII

1. Duma (Voiculeț), M. Prodana, I. Demetrescu – Cisplatin functionalization multiwall
carbon nanotubes – U.P.B. Sci.Bull, Series B, vol. 76, iss. 1, 2014, pp. 49 -58
2. M. Prodana, A. Voiculeț , D. Boijin, D. Ioniță – Nanocomposites based on carbon
nanotubes functionalized with drug molecules – Revista de Chimie, vol. 64, no. 8,
2013, pp.844 -847 ( Factorul de Impact IF 2013= 0,677 ; Scorul Relativ de Influență
SRI= 0,275)
3. M. Prodana, A. Voiculeț , S. Garea, M. Radu, H. Iovu, I. Demetrescu, A. Denischiotu
– Synthesis, characterization and controlled toxicity of novel hyhri d material based on
cisplatin and docetaxel – Central European Journal of Chemistry, vol. 12, no. 10,
2014, pp. 1008 -1015 (IF 2014 = 1,329; SRI 2014 = 0,837)
4. M. Prodana, A. Duma (Voiculeț) , S. Constanda , M. Balaș, A. Dinischiotu,
I. Demetrescu –In vitro assessment of functionalized multiwalled carbon nanotubs
with oxaliplatin on human cancerous cells – Revista de Materiale Plastice (accept)
(IF2015=0,824; SRI 2015=0,073)
5. A. Duma ( Voiculeț ) , M. Prodana, I. Demetrescu – The hybridizat ion of multi -walled
carbon nanotubes with various drugs – Key Engineering Materials, vol. 3858, no.
638, 2015, pp. 58 -90( Indexată ISI)
6. A. Duma ( Voiculeț) , I. Demetrescu – Nanocomposites with multilayer carbon
nanotubes functionalized with drugs molecules – poster, EPF 2013, 16 -21 iunie, Pisa
Italia
7. A. Voiculet , M. Prodana, I. Demetrescu – Platinium ion relese from nanocomposites
with cisplatin, cisplatin -docetaxel and cisplatin -zometa – prezentare orală, RICCCE
18, 4 -7 septembrie 2013, Sinaia România
8. A. D uma (Voiculeț) , M. Prodana, I. Demetrescu – The functionalization of
multiwalled carbon nanotubes with different drugs –poster, BiomMedD ʹ2014,
17-20 septembrie 2014, Constanța România
9. A. Duma (Voiculeț ) . M. Prodana – Functionalization of multi -walled ca rbon
nanotubes with platinium -based antitumor drugs – poster, Salonul UGAL IVENT
2014, 8 -10 octombrie 2014, Galați România

Total IF = 2,83

Total SRI = 1,185