Toxicity issues in the application of carbon nanotubes to biological systems

Firme, Constantine P.; Bandaru, Prabhakar R.

doi:10.1016/j.nano.2009.07.003

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“…Increasingly however, concerns have been raised over potential toxicity issues with carbon nanotubes (Firme et al, 2010;Pacurari et al, 2008) and there is presently a lack of data and understanding about their impact on biological systems. Given the probable wide-spread use of CNTs in the future, it is imperative to understand their impacts on biological systems before they can be used in mainstream drug delivery.…”

Section: Toxicity Of Carbon Nanotubesmentioning

confidence: 99%

Carbon nanotubes as a novel drug delivery system for anticancer therapy: a review

Kushwaha¹,

Ghoshal²,

Kumar³

et al. 2013

Braz. J. Pharm. Sci.

109

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Carbon nanotubes (CNTs) were discovered in 1991 and shown to have certain unique physicochemical properties, attracting considerable interest in their application in various fields including drug delivery. The unique properties of CNTs such as ease of cellular uptake, high drug loading, thermal ablation, among others, render them useful for cancer therapy. Cancer is one of the most challenging diseases of modern times because its therapy involves distinguishing normal healthy cells from affected cells. Here, CNTs play a major role because phenomena such as EPR, allow CNTs to distinguish normal cells from affected ones, the Holy Grail in cancer therapy. Considerable work has been done on CNTs as drug delivery systems over the last two decades. However, concerns over certain issues such as biocompatibility and toxicity have been raised and warrant extensive research in this field.Uniterms: Carbon nanotubes/properties. Carbon nanotubes/use/drugs delivery. Single-Walled Carbon Nanotube. Multiwalled Carbon Nanotube. Anticancer drugs/delivery. Cancer/therapy. Drugs/delivery.Os nanotubos de carbono foram descobertos em 1991 e suas propriedades físico-químicas únicas demonstradas, despertando interesse em sua aplicação em vários campos, incluindo a entrega liberação de fármacos. As propriedades únicas dos nanotubos de carbono, tais como a facilidade de captação pela célula, carga alta de fármaco, ablação térmica, entre outras, tornaram-nos úteis para terapia de câncer, uma das doenças mais difíceis dos tempos modernos, pois sua terapia envolve a distinção entre as células normais saudáveis e as afetadas pela doença. Os nanotubos de carbono têm um papel importante nessa área porque fenômenos como EPR permitem que estes possam distinguir as células normais das afetadas, que é o Santo Graal na terapia do câncer. Trabalho considerável tem sido feito ao longo das duas últimas década com nanotubos de carbono, como sistemas de liberação de fármacos. No entanto, preocupações sobre algumas questões, como biocompatibilidade e toxicidade, surgiram ao longo do tempo, demandando extensas pesquisa nesse campo. Unitermos: Nanotubos de carbono/propriedades. Nanotubos de carbono/uso/liberação de fármacos. Nanotubo de carbono de parede única. Nanotubo de parede múltipla. Fármacos anticancer/liberação. Cancer/tratamento. Fármacos/liberação.

show abstract

Section: Toxicity Of Carbon Nanotubesmentioning

confidence: 99%

Carbon nanotubes as a novel drug delivery system for anticancer therapy: a review

Kushwaha¹,

Ghoshal²,

Kumar³

et al. 2013

Braz. J. Pharm. Sci.

109

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show abstract

“…7 Os catalisadores metálicos (usados no processo de síntese) têm sido apontados como a principal fonte dos efeitos genotóxicos, várias nanopartículas metálicas podem atuar como sítios para a geração de EROs. 6 O ataque oxidativo ao DNA tem se mostrado um dos principais efeitos que governam a genotoxicidade de amostras de NTCs contaminadas por metais. [74][75][76][77][78][79][80][81] Apesar de ser relativamente esperado que nanopartículas metálicas apresentem toxicidade, no caso dos NTCs não é possível saber se os efeitos são devidos a metais livres ou ligados ao carbono.…”

Section: Genotoxicidade De Nanotubos De Carbonounclassified

“…3,4 Nesse contexto a Nanotoxicologia desempenha um papel importante, pois investiga os efeitos dos nanodispositivos e nanoestruturas em sistemas biológicos. 5 A avaliação toxicológica de partículas e fibras em escala nanométrica 6 contribui para uma série de questões ligadas à utilização de nanomateriais em produtos comerciais. Sendo assim, o entendimento dos mecanismos de cito-e genotoxicidade de um dado nanomaterial é fundamental para a definição de seu impacto ambiental e de estratégias de proteção aos trabalhadores e consumidores.…”

Section: Introductionunclassified

Citotoxicidade e genotoxicidade de nanotubos de carbon

Franchi¹,

Santos²,

Matsubara³

et al. 2012

Quím. Nova

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Recebido em 2/5/11; aceito em 6/9/11; publicado na web em 8/11/11 CYTOTOXICITY AND GENOTOXICITY OF CARBON NANOTUBES. There are many controversies regarding the cyto-and genotoxicity of carbon nanotubes (CNTs). In this work, we discuss that many of the incongruous arguments are probably associated with the poor physical-chemical characterization of the CNT samples used in many publications. This manuscript presents examples of carbon nanostructures observed under high resolution electron microscopy that can be found in typical CNT samples, and shows which roles in cyto-and genotoxicity need to be better investigated. Issues concerning chemical treatment are addressed and examples of misunderstandings that can occur during the studies of cyto-and genotoxicity of CNT samples are given.Keywords: cell viability; DNA damage; carbon nanotube samples. INTRODUÇÃOA ideia de nanotecnologia como uma ciência de manipulação molecular ou de escala nanométrica sempre foi um fascínio para muitos pesquisadores. Feynman em 1959 e Drexler em 1986 já chamavam a atenção da comunidade científica com relação à nanotecnologia. 1,2 Com os avanços da microscopia e de outras técnicas, a nanotecnologia se tornou nos últimos 10 anos uma das áreas mais importantes da ciência e da inovação tecnológica com projeções comerciais estimadas para 2015 em um trilhão de dólares. 3,4 Nesse contexto a Nanotoxicologia desempenha um papel importante, pois investiga os efeitos dos nanodispositivos e nanoestruturas em sistemas biológicos. 5 A avaliação toxicológica de partículas e fibras em escala nanométrica 6 contribui para uma série de questões ligadas à utilização de nanomateriais em produtos comerciais. Sendo assim, o entendimento dos mecanismos de cito-e genotoxicidade de um dado nanomaterial é fundamental para a definição de seu impacto ambiental e de estratégias de proteção aos trabalhadores e consumidores. 7 O presente artigo apresenta uma revisão de estudos realizados sobre a eventual indução de danos às células e ao DNA (citotoxicidade e genotoxicidade, respectivamente) por nanotubos de carbono (NTCs), conduzidos em experimentos in vitro. Na literatura existente é possível detectar várias controvérsias e questões que ainda precisam ser esclarecidas já que algumas dessas nanoestruturas se apresentam biocompatíveis. Recentes estudos demonstraram, por exemplo, que a enzima mieloperoxidase presente em neutrófilos humanos é capaz de degradar nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) e que os produtos da biodegradação dos NTCs não induziram inflamação quando expostos aos pulmões de camundongo. [8][9][10][11][12] Embora haja um conflito sobre o mérito do descobrimento dos NTCs, 13 o fato é que esses são um dos nanomateriais mais fascinantes e estudados nas últimas duas décadas. Um NTCPS pode ser descrito basicamente como uma folha de grafeno enrolada e fechada em cada extremidade por metade de um fulereno. Quando várias folhas de grafeno constituem a parede do tubo os mesmos são classificados como NTCs de parede múltiplas (NTCPM). 14 Os NTCs aprese...

show abstract

“…The health effects of nano-sized particles are well-documented in various clinical and epidemiological studies. However, the toxicity has been studied using animal models such as rats, rabbits, and monkeys or tissue cultures [13][14][15][16][17] . The aim of this study was to evaluate the presence of metal-bearing particles in human tonsil tissues and amniotic fluid samples which were chosen for the potential exposure of fetuses to particles suspended in these fluids.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Detection of nano- and micro-sized particles in routine biopsy material - pilot study

Jana¹,

Bielniková²,

Kukutschová³

et al. 2015

BIOMED PAP

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Background. Nanotechnology is receiving enormous funding. Very little however is known about the health dangers of this technology so far. Chronic tonsillitis is one of a number of diseases called idiopathic. Among other factors, the tonsils are exposed to suspended particles in inhaled air including nano particles. The objective of this study was to detect and evaluate metallic particles in human tonsil tissue diagnosed with chronic tonsillitis and in amniotic fluid as a comparison. Methods. Scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) was used for identification of solid particles in a total of 64 samples of routinely analyzed biopsy and cytologic material. Results. Almost all samples were found to contain solid particles of various metals. The most frequent, regardless of diagnosis, were iron, chromium, nickel and aluminium. The size, determined using SEM, varied from around 500 nm to 25 μm. The majority formed aggregates of several micrometers in size but there were a significant number of smaller (sub-micrometer or nano-sized) particles present. The incidence of metallic particles was similar in child and adult tissues. The difference was in composition: the presence of several metals in adults was due to occupational exposure. Conclusions. The presence of metallic particles in pathologically altered tissues may signal an alternative causation of some diseases. The ethiopathogenic explanation of these diseases associated with the presence of nano-sized particles in the organism has emerged into a new field of pathology, nanopathology.

show abstract

Toxicity issues in the application of carbon nanotubes to biological systems

Cited by 483 publications

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Carbon nanotubes as a novel drug delivery system for anticancer therapy: a review

Carbon nanotubes as a novel drug delivery system for anticancer therapy: a review

Citotoxicidade e genotoxicidade de nanotubos de carbon

Detection of nano- and micro-sized particles in routine biopsy material - pilot study

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