Problema De Quimica

Abstracto

El grafeno, con sus excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas, tiene un enorme potencial para una amplia variedad de aplicaciones biomédicas. Como la investigación sobre el grafeno basado en nanomateriales se encuentra todavía en una etapa incipiente, debido al lapso de tiempo muy corto desde su informe inicial en 2004, la revisión se centró en este tema que es oportuno y necesario. En esta revisión, primero resumimos los resultados de los estudios de la toxicidad de grafeno y sus derivados. Aunque la literatura de los informes tienen resultados mixtos, hacemos hincapié en que la cuestión clave no es cómo tóxicos en sí grafeno, sino cómo modificar y funcionalizar sus derivados para que no presentan aguda / toxicidad crónica, se puede eliminar del cuerpo a través del tiempo, y por lo tanto puede ser mejor utilizado para aplicaciones biomédicas. A continuación, se discuten en detalle la exploración basados en el grafeno, nanomateriales para la ingeniería de tejidos, diagnóstico por imagen molecular, y las aplicaciones de administración de fármacos / gen. El futuro de los nanomateriales basados en el grafeno en biomedicina se ve más brillante que nunca, y se espera que se encuentre una amplia gama de aplicaciones biomédicas con futuras labores de investigación y colaboración interdisciplinaria.

Palabras clave

El grafeno, el óxido de grafeno (GO), reducción de óxido de grafeno (RGO), proyección de imagen molecular, la ingeniería de tejidos, la administración de fármacos / entrega de genes, la tomografía por emisión de positrones (PET), la nanomedicina.

Introducción

El campo de la nanotecnología ha avanzado enormemente durante la primera década del siglo 21, que se centra en el diseño, la síntesis, caracterización y aplicación de una amplia variedad de materiales con al menos una dimensión dentro de 100 nm.1

Estos nanomateriales poseen propiedades fisicoquímicas únicas que pueden guiar la creación de nuevas estructuras, sistemas, nanoplataformas o dispositivos que pueden tener potenciales aplicaciones en una amplia gama de áreas científicas, 2-3. Hasta la fecha, la mayoría de los nanomateriales estudiados en biomedicina incluyen puntos cuánticos (puntos cuánticos), 4, 5 nanotubos de carbono (CNT), 6, 7 nanocápsulas, nanopartículas paramagnéticas, 8 y muchos otros.9-11. Durante los últimos años, el grafeno se ha convertido en un nanoplataforma prometedora con un enorme potencial para aplicaciones biomédicas y la investigación de translación, debido a sus excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas. Un hito importante en la investigación basado en el grafeno fue el Premio Nobel de Física en 2010, que fue otorgado a dos científicos que describen primero las películas de grafito monocristalino en 2004.12

Como una monocapa de espesor, atómico de átomos de carbono dispuestos en dos dimensiones con estructura de panal de abeja , el grafeno es un bloque de construcción básico para otros materiales de grafito , como el grafito y CNTs.12 - 15 .Debido a las características únicas y deseables , el grafeno , óxido de grafeno ( GO) , y la reducción del óxido de grafeno ( RGO ) han sido ampliamente estudiados por un variedad de aplicaciones tales como la nanoelectrónica , biosensores, almacenamiento de energía, nanocompuestos , etc.13 , 16-20 . Además, la mejora de la síntesis y la modificación de la superficie versátil del grafeno ha abierto nuevas vías para la investigación a escala nanométrica. Debido a la premura de tiempo desde su descubrimiento inicial, aplicaciones biomédicas de grafeno basado en nanomateriales se encuentra todavía en una etapa incipiente y la mayoría de los informes aparecieron en los últimos años .

En esta revisión, vamos a resumir el estado actual de la técnica para las aplicaciones biomedicinas de grafeno y sus derivados, que incluyen la ingeniería de tejidos, diagnóstico por imagen molecular y de fármacos/entrega de genes. Desde biosensores basados en el grafeno se ha estudiado extensivamente21 - 23 y varios artículos de revisión ya están disponibles24,25 que no vamos a incluir este tema aquí . A pesar del gran entusiasmo acerca de las aplicaciones biomédicas de los nanomateriales basados en grafeno, hay algunas preocupaciones acerca de la posible toxicidad y biocompatibilidad tanto de la comunidad científica y el público en general , que merece ser investigado antes de los estudios in vivo y la posible traducción clínica. Por lo tanto , los estudios de toxicidad de los nanomateriales basados en el grafeno primero se discuten a continuación , seguido de la investigaciones de las nanoplataformas, nanomateriales para la ingeniería de tejidos , diagnóstico por imagen molecular , y las aplicaciones de administración de fármacos / gen.

Estudios de toxicidad de los nanomateriales basados en el grafeno

El perfil toxicológico de los nanomateriales basados en el grafeno aún no está bien clara, en parte debido a las modificaciones de la superficie que se requieren para hacerlos adecuados para aplicaciones biomédicas. Aunque los derivados de grafeno tales como GO generalmente se forman suspensiones estables en agua, por lo general, agregada en sal u otro soluciones biológicas 17 . Además , es importante tener un control del tamaño adecuado o separación por tamaños en diferentes escalas de longitud para seleccionar lotes homogéneos de las láminas de grafeno , que ha sido un reto .

Recientemente, se informó que el grafeno para provocar citotoxicidad dependiente de la concentración en los estudios basados en células, 26, 27 por la disminución de la adhesión celular, la inducción de apoptosis de las células, y de entrar en diversos compartimentos celulares. Por otro lado , en un ensayo colorimétrico MTT reveló que grafeno / quitosano compuestos eran biocompatible para células L929 , derivados de lo normal areolar subcutáneo y el tejido adiposo de un ratón.28 La mayoría de los estudios hasta la fecha han indicado reducidos o ausencia de citotoxicidad para GO en una variedad de células , tales como células L929 , 29 células HeLa, fibroblastos humanos 30 , 31 , 32 A549 células de cáncer de pulmón humano , 33 y de células hepatoma humano HepG2.34 Estos estudios anteriormente mencionados indican que varios factores / parámetros tales como la concentración, tamaño, forma, tipo de dispersantes, etc. puede influir en la citotoxicidad de grafeno y GO . En particular, la funcionalización de la superficie es un factor importante que juega un papel crítico en la biocompatibilidad , ya que puede ayudar en la pacificación de la fuerte interacción hidrofóbica de grafeno / GO con células y tejidos.

Además,

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