"Alla saker är gifter, för det finns inget utan giftiga egenskaper. Det är bara dosen som gör en sak förgiftad", sa Paracelsus. "Vi tror att detta är sant för kolnanorör också," tillägger författarna. Kredit:Skolkovo Institute of Science and Technology
En forskargrupp från Skoltech gjorde en systematisk genomgång av publikationer om in vitro biokompatibilitet för kolnanorör och identifierade tillverkningsparametrar som kan göra dem säkra för levande organismer. Forskarna valde ut cirka 200 artiklar som publicerats under de senaste 20 åren och utförde en statistisk analys av den rapporterade forskningen. Det visade sig att kolnanorör som används som substrat är säkra för levande celler och därför kan användas för bärbar, implanterbar och textilelektronik. Uppsatsen med teamets resultat publicerades i tidskriften RSC Advances .
Kolnanorör (CNT) lovar mycket för biomedicinska tillämpningar:vävnadsteknik och regenerering, riktad läkemedelsleverans, selektiv cancercellsförstöring, bioavbildning och mycket mer. Detta är möjligt på grund av den unika kombinationen av CNT-dimensioner i nanoskala och deras exceptionella mekaniska, optiska och elektriska egenskaper. För mer än 20 år sedan lyckades forskare för första gången koppla nanorör till neuroner, ett av de mest känsliga biologiska systemen. Även om deras studie utgjorde en startpunkt för ytterligare forskning, följde några kontroversiella resultat:medan vissa studier endast visade positiva effekter, pekade andra på materialets toxicitet.
"Detta har lett till en paradox:forskare genomförde flera experiment för att studera toxiciteten hos CNT, men de giftiga doserna förblir fortfarande oklara, och rapporterna om biologiska effekter varierar mycket. Så vi bestämde oss för att granska en stor del av forskningen för att fastställa nyckelparametrarna som påverkar toxiciteten," Skoltech Ph.D. elev Margarita Chetyrkina förklarar.
I sin recension fokuserade teamet på artiklarna som handlar om CNT-toxicitet för mänskliga och andra däggdjursceller och valde ut 194 publikationer för vidare analys. För att organisera de publicerade uppgifterna introducerade forskarna ytterligare parametrar för jämförelse:celltyp, toxicitetstest som används, inkubationstid, typ av kontakt mellan nanorör och ett levande system och geometri. Teamet använde data för att utföra en statistisk analys som gav flera viktiga slutsatser.
Det visade sig att CNT:er placerade på ett substrat är säkra för celler:i 90% av studierna överlevde humana och däggdjursceller som odlats på CNT:er och gjorde det lika bra som de i referensgruppen. Detta föranleder en djärv slutsats att CNT kan användas säkert i bärbar och textil elektronik och implantat för muskel- och nervvävnad.
Testerna av CNT-dispersioner gav mindre entydiga resultat, avslöjade väsentliga bidrag från dosen, inkubationstid och skillnader i formuleringar. Ändå visade flera studier att upplösta CNT under vissa förhållanden är lämpliga för riktad läkemedelsleverans, kemoterapi, biosensorforskning och vävnadsteknik. Det krävs dock ytterligare forskning för att ta reda på hur materialet interagerar med levande system.
"Vi hoppas att vår granskning kommer att hjälpa forskare att få en djupare insikt i nanorörens toxicitet och biologiska tillämpningar, samt att planera deras experiment, till exempel välja lämplig typ av kolnanorör eller celler eller lämpligt cytotoxicitetstest." författare avslutar.
Utveckling av ett CNT-baserat mikromaterial, eller de så kallade fibrerna, är bland de långtgående projekt som bedrivs av Albert Nasibulins Laboratory of Nanomaterials vid Skoltech Center for Photonic Science and Engineering. Labteamet har redan testat dessa flexibla ledande mikrofibrer med hjälp av en handledsenhet för att spåra hjärtslag. I framtiden planerar teamet att skapa biokompatibla elektroder och registrera den elektriska aktiviteten hos neuroner och muskelceller. Men för att göra detta var forskarna tvungna att ta reda på om "djävulen är lika svart som han är målad", det vill säga för att hantera toxiciteten hos nanorör. Detta är precis vad de försökte göra genom att skapa sin recension. + Utforska vidare
