Nanostructuri de Carbon Si Proprietatile Acestora
CUPRINS
LISTĂ DE NOTAȚII…………………………………………………………………………………………..7
INTRODUCERE………………………………………………………………………………………………….10
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 descărcării 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
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 NANOTUBURILOR 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
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 HPLC………………………………………………………………………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 ÎNCAPSULAREA OXALIPLATINULUI………………………………………………………………………………..68
7.2.1 Determinări FT-IR………………………………………………………………………68
7.2.2 Determinări TEM………………………………………………………………………..70
7.2.3 Determinări HPLC………………………………………………………………………71
7.2.4 Determinări ICP-MS……………………………………………………………………72
7.3 CONCLUZII PARȚIALE…………………………………………………………….73
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 CISPLATINULUI, 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
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 inductive
ZP Potențial Zeta
TGA Determinări termogravimetrice
nm Nano metri
μm Micro metri
Mulțumiri pentru sprijin
Încep prin a mulțumi, cu respect si considerație, doamnei Prof. Dr. Ioana Demetrescu, în calitate de conducător stiințific, 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 sufletul 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 mulțumesc doamnei ȘL Dr. Ing. Sorina Alexandra Gârea din cadrul Departamentului de Bioresurse și Știința Polimerilor pentru sprijinul și suportul acordat.
De asemenea doresc să-i multumesc doamnei Prof. Dr. Anca Dinischiotu și colectivului de Toxicologie din cadrul Facultăți de Biologie –Universitatea București pentru sprijinul, suportul și ajutorul oferit în relizarea temei de cercetare.
Adriana Voiculeț
Dedic această teză mamei mele,
Duma T. Viorica
(1953-2000)
și fiicei mele,
Voiculeț D. Andrada Maria Elena
(2011)
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 nanomateriale 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 bioaplicațiile 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 urma 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 canceroase de a dobândi potențial de proliferare nelimitată, 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. Organizația 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 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.
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 mai folosite în cazul dat.
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 încapsularea 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 structurilor 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 primul 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 specifice 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 carbon 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 metodele 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 96 pagini, aspecte generale dar și cele originale fiind consemnate în 75 tabele și figuri și 171 referințe bibliografice.
Partea I – STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERII
Capitolul 1. NANOSTRUCTURI DE CARBON ȘI PROPRIETĂȚILE ACESTORA
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 acestor 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 prin depunere chimică în stare de vapori (CVD) și materiale superdure
fulerene
nanotuburi
Formele clasice ale carbonului ce au fost cunoscute până în 1985, sunt diamantul și grafitul.
Diamantul, un mineral transparent cel mai dur posibil. Descoperit la sfârșitul secolului al-VIII-lea ca 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. 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 utilizat 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). Această 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.[4,5]
În 1996, Academia Regală de Știinte a Suedie a acordat premiul NOBEL in CHIMIE pentru descoperirea 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 C60 sunt promotori nanotuburilor de carbon, acestea fiind considerate la prima vedere, după diamant și grafit „o a treia formă a carbonului”.[6,7]
Nanotuburile de carbon i-au naștere în 1991, când japonezul Sumio Iijima,[8-13] specialist în domeniul microscopiei electronice, 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 descoperitorul 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 pereți. 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]
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.
Aceste structuri sunt izolanți electrici, datorită unei benzi largi de (5eV) independente de unghiul de torsiune, dar că pot conduce lumina. Este de asemenea posibil 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, nanotuburile 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 largă de nanotuburi într-o manieră controlată.[45,46,47]
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 având 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 reactorul 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 sinteza 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 prime 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 metodei CVD
metoda permite controlul diametrului CNT și vitezei de creștere a CNT;
aliniere bună;
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 metodă 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 într-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 curent 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:
controlul arcului electric;
selectarea optimă a presiunii gazului inert din incinta în care se află electrozii
Avantajele metodei:
MWCNT se poate obține în absența catalizatorului 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. Principalii 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 concentrații diferite de impurități (în principal carbon amorf și particule de catalizator). CNT sintetizate prin metodele 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 clasificate 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 oxidare 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 sonicare 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 magnetice, 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, proprietățile 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.
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 nanoparticule 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 este amestecată cu nanoparticule anorganice (ZrO2, CaCO3) 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 chimice 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 uzuali 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 aplicabilitate 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 informații 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. Datorită 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 mai 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 proprietățiilor 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 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 tăria 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]
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 mențineri 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 nanotuburilor 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]
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 polimeri 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 unei cantități ridicate de compuși organici datorită diminuării împiedicării sterice.[73,74]
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 vizează minimizarea degradării medicamentelor, creșterea biodisponibilității, scăderea toxicității și a efectelor secundare ale medicamentelor caracterizate printr-o citotoxicitate ridicată, eliberarea controlată și diminuarea cantității necesare. Administrarea 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-diametru 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 membrana 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 suprafața 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 concentrații ridicate de peste 4 g medicament/1g CNT. [79,80]
Atașarea medicamentului de suprafața CNT este dependentă de valoarea pH-ului. Utilizarea CNT în 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.
Capitolul 2. NANOTEHNOLOGIE ÎN MEDICINĂ
MEDICAMENTE ANTITUMORALE
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 (răspândirea 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 compușilor 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). Trebuie 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 antineoplazică, 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 „dependente 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 de platină, prin reducerea profilului de toxicitate precum și consolidarea rezistenței acestora prin extinderea clasei terapeutice, prin includerea 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), K2[PtCl4], primul ligant NH3 este adăugat la oricare dintre cele patru poziții echivalente, cel de-al doilea NH3 poate fi adăugat atât în poziția cis cât și trans.Pentru că Cl-1 are un efect mai mare decât trans NH3 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 sinteza cu ajutorul [PlI4]2-, ce asigură un randament și o puritate mai mare a izomerului cis prin urmare a conversiei PlI2(NH2)2 în PlCl2(NH2)2.
Compusul cis-[Pt(NH3)2(Cl)2] a fost descris pentru prima dată de către Michele Peyrone în 1845, cunoscută mult 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 cu 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 scurt 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(NH3)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 clasicul ”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 de toxicitate semnificativ mai mic. Acest medicament a fost aprobat de FDA în 1989, de atunci fiind utilizat într-o schemă mare de tratamente împotriva 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 folosește 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 acestui 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 oxaliplatinul, 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 menționa: 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 parte 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 fiind 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 C10, 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 fenilpropionatului, pe când paclitaxelul în aceeași poziție are atașat o amidă benzilică. Schimbarea de la C10 a grupării funcționale îl face pe docetaxel mult mai solubil în apă deci mai hidrofob. Structura chimică a docetaxelului este:
Ca majoritatea citostaticelor, 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 celular, deci având o citotoxicitate crescută pentru toate diviziunile celulare. Dintre reacțiile adverse mai pronunțate am putea aminti: alopecia, neutropenie etc.[101-105]
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 nanoparticule 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 exemplu, 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 la 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 reactivității 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 Cambridge, 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 pereți 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 particulelor 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 manipularea 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 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 amestecuri, 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: diamantul, 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 (C60), o structură inițial cunoscută sub denumirea de buckmisterfullerene (Kroto et al. 1958).
În mai puțin de un deceniu, această structură a carbonului C60 este sintetizată sub formă de tuburi cu unul, doi sau mai mulți pereți (Ebbesen and Ajayan 1992; Iijima 1991), aceste tuburi goale fiind cunoscute 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 absența 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 început 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 secundare 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.
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 realizarea 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 moleculară. 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 nanoparticulelor acoperă o vastă arie dimensională comparabilă cu microorganismele sau virusurile. Vor fi abordate câteva dintre aceste aspecte ale impactului nanoparticulelor în medicină, unele dintre ele fiind dezbătute în această teză.
Nanoparticulele de carbon 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 microorganismele 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 electricitate 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 poluării. 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 mult 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 carbonice 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) depus 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 acido-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 suprafeței 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 de negru de fum de furnal, unor diversi agenți redox cum sunt Cr(VI), Mn(VII), Fe(III) si SO3²-. Abilitatea suprafeței acestor particule carbonice de a participa la reacții redox cu acești reactivi a fost corelată cu atribute morfologice cum sunt dimensiunea 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].
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. Deși 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 hidrofil. 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 hidroxil 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 suprafața 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 substanțe 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 heteroatomi 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 investigațiilor 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 nanoparticule carbonice ar putea da câteva răspunsuri extrem de importante pentru medicină și industria farmaceutică.[134,135]
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 au 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:
(3.1)
unde: h este constanta lui Planck, iar ν este frecvența.[136,137]
În practică spectrele IR pot fi înregistrate utilizând două tipuri diferite de spectre IR:
aparate clasice cu fascicul dublu de radiație electomagnetică și unul optic;
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 absorbție 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 spectrală. 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 modernă 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 moleculare 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].
Tabel 3.1.1 Exemple de frecvențe de absorbție pentru câteva grupări funcționale.
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 care 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 imaginii 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 ridicată 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 ultrastructurale 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 noilor materiale nanostructurate în care această tehnică de mare eficiență să nu aibă un rol extrem de important.[151,152]
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 separarea 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 modurilor 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 structurii 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:
-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 reflectă schimbările în distribuția diametrelor nanotuburilor componente.
banda D (D –dezordine, arată speciile de carbon dezordonate, defecte)
banda Gʹ (datorită vibrațiilor benzii D)
(D) (3.4.2)
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 de 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. Întrucât 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 cu 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 medicală 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 și 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 asupra stabilității potențiale ale sistemelor coloidale. Valoarea potențialului 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 stabil;
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) de 25mV (negativă sau pozitivă) poate fi considerată o valoare arbitrară care separă particulele puternic încărcate de cele slab încărcate (conform tabelului 3.6.1)
Tabelul 3.6.1 Stabilitatea sistemului coloidal
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 tendință 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. Acesta este punctul unde sistemul coloidal este cel mai puțin stabil.[168,169]
Partea a II-a – CONTRIBUȚII ORIGINALE
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 cataliză chimică (CDV).
Medicamente oncologice:
SBF compoziție: NaCl – 7.996 g/L, NaHCO3 – 0.350g/L, KCl – 0.224 g/L, K2HPO4·H2O – 0.228 g/L, MgCl2·6H2O – 0.305 g/L, HCl – 1mol/cm3, CaCl2 – 0.278 g/L, Na2SO4 – 0.071 g/L, (CH2OH)3CNH2 – 0.057 g/L;
BPS compoziție: NaCl – 8,01g/L, KCl – 0.224 g/L, K2HPO4·H2O – 1,78 g/L, KH2PO4 – 0,27 g/L
Tampon fosfat pH 9.6 compoziție: Na2CO3 – 1.59g/L, NaHCO3 – 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 caracterizarea probelor au fost:
FT-IR (spectroscopie infraroșu cu transformată Fourier) – prin această analiză s-a determinat analiza structurală;
TEM ( microscopie cu transmisie electronică) – prin această analiză s-au detreminat morfologia, topografia probelor;
HPLC ( cromatografie lichidă de înaltă performanță ) – este o analiză cantitativă;
ICP-MS ( spectroscopie de masă cu plasmă cuplată inductiv) – este o analiză atât calitativă cât și cantitativăale ionilor de platină eliberați din probe.
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, CH2, CH3 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.
Lichidele 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 morfologia 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 efectuarea 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 multipli, 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 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 240 nm.
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 HNO3 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 vasele 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 acolo 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 studiat 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.
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 experimentale necesare elucidării acestei teme și pe baza acestor criterii s-au stabilit următoarele obiective specifice ce trebuie analizate, îndeplinite și discutate:
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea carboxil și încapsularea cisplatinului – Capitolul 5, subcapitolul 5.1
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea amino și încapsularea cisplatinului– Capitolul 5, subcapitolul 5.2
Caracterizarea acestora din punct de vedere chimic – Capitolul 5, subcapitolul 5.1 și 5.2
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea carboxil și încapsularea carboplatinului – Capitolul 6, subcapitolul 6.1
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea amino și încapsularea carboplatin – Capitolul 6, subcapitolul 6.2
Caracterizarea acestora din punct de vedere chimic – Capitolul 6, subcapitolul 6.1 și 6.2
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea carboxil și încapsularea oxaliplatinului – Capitolul 7, subcapitolul 7.1
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu gruparea amino și încapsularea oxaliplatin – Capitolul 6, subcapitolul 6.2
Caracterizarea acestora din punct de vedere chimic – Capitolul 7, subcapitolul 7.1 și 7.2
Funcționalizarea nanotuburilor de carbon cu pereți 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 conferințe 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.
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 antitumoral 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 funcținalizare 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 crescută 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
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, CH2, CH3 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 600 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.
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 gruparea carboxil. Astfel în acest spectru observam o ușoară deplasare spre dreapta a acestuia, precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific nanotuburilor.
Fig. 5.1.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT-COOH-CDDP
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea carboxil cât și înglobarea de medicament este prezentată în figura 5.1.1.3 și în tabelul 5.1.1, cele două spectre sunt aproape 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.
Fig. 5.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT-COOH și MWCNT-COOH-CDDP
Tabelul 5.1.1 Atribuirea benzilor
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. Toate 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 10-20 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 direcția longitudinală a nanotuburilor. Încapsularea medicamentului antitumoral este foarte bine pus în evidență.
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 fost 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 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 CDDP în concentație de aproximativ de 20 µg/ml (relația 5.1.3.1):
(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):
(5.1.3.2)
După care am calculat concentrația de CDDP din soluțiile probelor analizate cromatografic ( Cp în µg/ml) cu relația 5.1.3.3 :
(µg/ml) (5.1.3.3)
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru analizat, concentrația CDDP va fi conform relației 5.1.3.4:
( 5.1.3.4)
Rezultatele obținute sunt reprezentate în talelul 5.1.3
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% = (5.1.3.5)
Fig. 5.1.3 Cantitatea de medicament încapsulat
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, K2HPO4·H2O – 0.228 g/L, MgCl2·6H2O – 0.305 g/L, HCl – 1mol/cm3, CaCl2 – 0.278 g/L, Na2SO4 – 0.071 g/L, (CH2OH)3CNH2 – 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 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 5.1.4
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 literatură pentru prepararea probelor s-au luat aproximativ 0,1 mg MWCNT-COOH și s-au dispersat în 50 ml clorhidat de tionil (SOCl2), 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-SOCl2 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 funcționalizarea 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-NH2 (vezi figura 5.2).
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, CH2, CH3 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 fost înregistrat între 600 și 4500 cm-1. În figura 5.2.1.1 avem spectrele specifice funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea amino. Și în aceste caz benzile corespund cu cele din literatura de specialitate.
Fig. 5.2.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT-NH2
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.
Fig. 5.2.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT-NH2-CDDP
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea amino cât și înglobarea de medicament este prezentată în figura 5.2.1.3 și în tabelul 5.2.1, cele două spectre sunt aproape identice și astfel spectru specific medicamentului se suprapune peste cel al MWCNT-NH2.
Fig. 5.2.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT-NH2 și MWCNT-NH2-CDDP
Tabelul 5.2.1 Atribuirea benzilor
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-NH2. 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-NH2-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, 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 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 concentrația de CDDP 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, concentrația CDDP va fi (conform relației 5.1.3.4). Rezultatele obținute sunt reprezentate în tabelul 5.2.3
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.
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 cea mai mare cantitate de ioni de platină eliberată a fost după 24 de ore de imersie în SBF.
5.3 Concluzii parțiale
Din datele prezentate în acest capitol, probele cele mai bine puse în 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 suprapune peste spectru specific nanotuburillor 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 gruparea carboxil avem date mai bune. Deci gradul de încapsulare este mai bun în cazul acestor nanotuburi.
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 încapsularea carboplatinului
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 la 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 determinări: 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, CH2, CH3 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 fost înregistrat între 600 și 4500 cm-1. În figura 6.1.1.1 avem spectrele specifice funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea carboxil. Aceste benzii corespund cu cele din literatura de specialitate.
Figura 6.1.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT-COOH
În figura 6.1.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile de carbon funcționalizare cu gruparea carboxil. Astfel în acest spectru observam o deplasare spre dreapta, precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific nanotuburilor.
Figura 6.1.1.2 Spectrele FTIR pentru MWCNT-COOH-CBDCA
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea carboxil cât și înglobarea 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.
Figura 6.1.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT-COOH și MWCNT-COOH-CBDCA
Tabelul 6.1.1 Atribuirea benzilor
6.1.2 Determinării TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor de cabon funcționalizate cu gruparea carboxil 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 carboplatinului 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 medicamentului 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 lucru echivalentul a 50 mg CBDCA, diluțiile au fost relizate ca în cazurile anterioare. După aceste diluții se 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. Utilizînd ecuația dreptei de regresie (5.1.3.2), după care s-a calculat concentrația de CBDCA din soluțiile probelor analizate cromatografic ( Cp în µg/ml) din relația 5.1.3.3).
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru analizat, concentrația CBDCA va fi conform relației 5.1.3.4, iar rezultatele obținute sunt reprezentate în tabelul 6.1.3
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 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 6.1.4
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 (SOCl2), 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-SOCl2 au fost imersate în dimetilamină (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 gruparea 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-NH2 (vezi figura 5.2).
Pentru toate experimentele s-au facut determinări: 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 intensitățiilor benzilor corespunzătoare ionilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O, CH2, CH3 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 fost înregistrat între 600 și 4500 cm-1. În figura 6.2.1.1 avem spectrele specifice funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea amino. Și înacest caz benzile corespund cu cele din literatura de specialitate.
Figura 6.2.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT-NH2
În figura 6.2.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile de carbon funcționalizare cu gruparea amino. Astfel în aceste spectre observam o deplasare a acestora, precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific nanotuburilor.
Figura 6.2.1.2 Spectrele FTIR pentru MWCNT-NH2-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 medicamentului utilizat.
Figura 6.2.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT-NH2 și MWCNT-NH2-CBDCA
Tabelul 6.2.1 Atribuirea benzilor
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 carboplatinului în MWCNT-NH2. 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 medicamentului 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.
Figura 6.2.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT-NH2-CBDCA
6.2.3 Determinării HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanoparticulelor de carbon funcționalizate cu gruparea amino și pentru încapsularea acestora cu carboplatin, 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 aproximativ 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 dreptei de regresie (5.2.3.2), s-a calculat concentrația de CBDCA din soluțiile probelor analizate cromatografic ( Cp în µg/ml) conform relația 5.2.3.3).
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru analizat, concentrația CBDCA va fi conform relației 5.2.3.4. Rezultatele obținute sunt reprezentate în tabelul 6.2.3
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 sunt prezentate în figura 6.2.4
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 datele cele mai bune obținute, ca și 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 carboxil cât și cu gruparea amino, se observă că spectru specific medicamentului antitumoral utilizat se suprapune peste spectru specific nanotuburillor de carbon în cazul nanotuburilor 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.
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 împotriva 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 penetrare 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 funcționalizați 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 facute următoarele determinări: FTIR, 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, CH2, CH3 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 fost înregistrat între 600 și 4500 cm-1. În figura 7.1.1.1 avem spectrele specifice funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea carboxil. Aceste benzii corespund cu cele din datele din literatura de specialitate.
Figura 7.1.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT-COOH
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.
Figura 7.1.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT-COOH-OX
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea carboxil cât și înglobarea de medicament este prezentată în figura 7.1.1.3 și în tabelul 7.1.1, cele două spectre 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.
Figura 7.1.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT-COOH și MWCNT-COOH-OX
Tabelul 7.1.1 Atribuirea benzilor
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 aproximativ 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. Încapsularea medicamentului antitumoral este foarte bine pus în evidență.
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 încapsularea acestora cu oxaliplatin, 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 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, 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 concentație 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 prin HPLC. Utilizînd ecuația dreptei de regresie 5.1.3.2.
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, concentrația OX va fi (conform relației 5.1.3.4).
Rezultatele obținute sunt reprezentate în tabelul 7.1.3
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 eliberată 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 după 24 de ore de imersie în SBF, ca și în cazurile prezentate anterior,
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 (SOCl2), 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-SOCl2 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 funcționalizarea nanotuburilor 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 care 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, CH2, CH3 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 fost înregistrat între 600 și 4500 cm-1. În figura 7.2.1.1 avem spectrele specifice funcționalizării nanotuburilor de carbon cu pereți multipli cu gruparea amino. Aceste benzii corespund cu cele din literatura de specialitate.
Figura 7.2.1.1 Spectrele FTIR pentru MWCNT-NH2
În figura 7.2.1.2 avem spectrele specifice înglobării medicamentului în nanotuburile de carbon funcționalizare cu gruparea amino. Astfel în aceste spectre observam o deplasare spre dreapta a acestor, precum și suprapunerea unor spectre pe spectru specific nanotuburilor.
Figura 7.2.1.2 Spectrele FTIR pentruMWCNT-NH2-OX
Atât funcționalizarea MWCNTs cu gruparea amino cât și înglobarea de medicament este prezentată 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 medicamentului utilizat.
Figura 7.2.1.3 Spectrele FTIR pentru MWCNT-NH2 și MWCNT-NH2-OX
Tabelul 7.2.1 Atribuirea benzilor
7.2.2 Determinării TEM
Pentru investigațiile de morfologie ale nanoparticulelor de cabon funcționalizate cu gruparea amino 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 7.2.2 înglobarea oxaliplatinului în MWCNT-NH2. 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 medicamentului 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.
Figura 7.2.2 Imaginile spectrelor morfologiceTEM pentru MWCNT-NH2-OX
7.2.3 Determinării HPLC
Pentru investigațiile cantitative ale nanoparticulelor de carbon funcționalizate cu gruparea amino și pentru încapsularea acestora cu oxaliplatin, 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 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, aducându-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 aproximativ 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 dreptei de regresie 5.2.3.2.
S-a calculat concentrația de OX din soluțiile probelor analizate cromatografic ( Cp în µg/ml) din relația 5.2.3.3.
Ținând cont de toate diluțiile efectuate în cadrul pregătirii probei pentru analizat, concentrația OX va fi (conform relației 5.2.3.4):
Rezultatele obținute sunt reprezentate în tabelul 7.2.3
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 după 24 de ore de imersie în SBF ca și în cazurile anterioare.
7.3 Concluzii parțiale
Dacă comparam cele două cazuri, obsevăm că datele cele mai bune obținute, ca și 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 nanotuburillor de carbon în cazul nanotuburilor 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.
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 totodată 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 diferite 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 celulare.
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 este 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, CH2, CH3 precum și a agenților terapeutici (CDDP și DTX). Aceste benzi au fost înregistrate cu ajutorul unui spectrometru Perkin Elmer Spectrum 100, iar intervalul măsurătorilor este cuprinsă între 600 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 între 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).
Figura 8.1.1 Spectru FTIR pentru MWCNT-COOH-CDDP-DTX
Tabelul 8.1.1 Atribuirea benzilor
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.
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 Departamentului de Bioresurse 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 nanotuburi 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 termosensibilitatea 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
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 Biologie, 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 viabile 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, celulele 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 solubilizarea cristalelor de formazan de culoare violet. Citirea s-a făcut la un spectrofotometru multireader TECAN GENious la 595 nm în placa cu 96 godeuri.
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 (EtOH) 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 mg CDDP și 2 mg DTX într-un ml 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 capitolele anterioare (vezi subcapitolul 4.2.1) pentru detecția unor modificări ala benzilor : OH-, COO-, C=O, C=C, O=O, CH2, CH3 precum și a agenților terapeutici (CDDP, DTX și Zometa). 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.
Astfel pentru proba MWCNT-COOH-CDDP-DTX-ZOMETA așa cum se poate observa și în figura 8.2.1.1a benzile corespunzătore funcționalizării 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 funcțională 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
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
Tabelul 8.2.1 Atribuirea benzilor
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-NH2-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-NH2-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-NH2-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-NH2-ZOMETA pentru nanotuburi benzile variază între 3545-3012 cm-1, pentru gruparea amino benzile caracteristice sunt între 1737-1640cm-1, iar pentru ZOMETA benzile caracteristice sunt între 1467-1345 cm-1
Figura 8.2.1.2 Spectrele FTIR pentru: a). MWCNT-NH2-CDDP-DOX-ZOMETA; b). MWCNT-NH2-CDDP-ZOMETA; c). MWCNT-NH2-DOX-ZOMETA; d). MWCNT-NH2-ZOMETA
Tabelul 8.2.2 Atribuirea benzilor
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 aproximativ 10-20 nm și lungimea cuprinsă între 0,1-10 microni. Doparea este bine pusă în evidentă.
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.
Figura 8.2.2.2 Imaginile de morfologie TEM pentru: a). MWCNT-NH2-CDDP-DOX-ZOMETA; b). MWCNT-NH2-CDDP-ZOMETA; c). MWCNT-NH2-DOX-ZOMETA; d). MWCNT-NH2-ZOMETA
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 pentru 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 carbon 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 aceste 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 agenți 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 distilată, 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 PEG400 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
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, CH2, CH3 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.
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 OH 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 fost centralizate în tabelul 8.3.1.
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-OX
Tabelul 8.3.1 Atribuirea benzilor
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 carboxil 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
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 concordanță 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
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 dimensiunilor 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.
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 gruparea 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 pentru proba ce conține toate cele trei medicamente hibrizate pe suparfața MWCNT-COOH, aceste rezultate au fost centralizate în tabelul 8.3.4
Tabelul 8.3.4 Cantitatea de medicamente încapsulat din cisplatină, carboplatină și oxaliplatină
În urma analizei HPLC și calculări eficienței la încapsulare cu relația 5.3.4 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.
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.
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.
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 nanotuburile de carbon au fost bine puse în evidență.
Iar din studiul cantitativ și calitativ se poate observa o bună încorporare a medicamentelor.
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 bioaplicațiile 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 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 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 MWCNTs. 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 membrana 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 ioni 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 parametrii, având în vedere că am folosit formele farmaceutice ale medicamentelor.
9.2 Contribuții originale
1. Funcționalizarea nanotuburilor de carbon 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 comportamentului 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 studierea 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 multe 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 medicamente 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 caracterizare 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.
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 electronic 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 carbon 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 Fullerenes” 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 lead 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. 263–268
[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 approach,” 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.5453, 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” Biomaterials 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. Hirlekar, 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
[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/Ozone 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 nanotubes 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. Siddiqui, 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 single-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 Edition2002, vol. 41, pp 1853–1859
[41] M.Quintana, E. Vazquez& M. Prato„Organic functionalization of graphene in dispersions” Accounts of Chemical Research2013,vo. 46, pp 138–148
[42] F. Liang et al. „A convenient route to functionalized carbon nanotubes” Nano Letters2004,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 Edition2007, 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 MoS2” 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 2009vol. 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 Harris „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 measurement 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 platinum–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
[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 C2015, vol. 119, pp 5113-5116
[71] B M. Maciejewska, L. Emerson Coy, K K. K. Koziol and S JFacile„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 selected 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 Communications2003, 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 nitrogen co-doped carbon”Chemical Communications2015,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 Reviews2015,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 to 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. Thiel "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
[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. Lauria, A. Martini, C. Ciocco, M. Visconti “Platinium Derivate pharmaceutical formulations” InternationalPatent no. US/2002/6673805 B2, 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 of 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. Osmak, 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 complexes 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 nanosizeliposomes” 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 encapsulated 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 apoferritin” 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: Encapsulation 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.Nukolova,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” Nanomedicine 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
[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 studies: 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. Akbari 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” Journal 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” Toxicologic 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: characterizing 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 Journal 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” International 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 „ Determinants 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 Reviews, 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. Usula, 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 C60 nanoparticles in comet assaz using lung cells of intratracheally instilled rats” Regulatory Toxicology and Pharmacology, vol. 62 no.3, 2012, pp. 419-424.
[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 and 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. Zhang, 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 „Functionalized 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 3268–3276
[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 measurement of alterations in the composition of cells” Environmental Pollution2015,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 electrolytes containing ionic liquid-functionalized nanostructured carbon materials” Carbon2015, 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 nanocomposites 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 Cytochrome 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
[148] V.K. Gupta, S Agarwal, T A. Saleh “Chromium removal by combining the 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@CeO2 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 Modified by Ethoxy and Propoxy Groups” Journal of Surfactants and Detergents2015, 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. 158, 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 imprinted 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. Kushitani, 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 determination 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. Bizzi, 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 inductively 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 liquid 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 Analytical 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 nanotubes composite immobilized at carbon paste electrode for determination of trace heavy metals”Sensors and Actuators B: Chemical 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 ChemistryDOI 10.1007/s00216-015-8720-4
[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,vol. 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 C2007, 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 Pollution2015, 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.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Nanostructuri de Carbon Si Proprietatile Acestora (ID: 122517)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.