Interacción de SWCNTs con anticancerígenos de dopamina y serotonina a través de métodos de QM/MM: Un enfoque de administración de medicamentos / SWCNTs Interaction with Dopamine and Serotonin Anticancer Through QM/MM Methods: A Drug Delivery Approaches

Objetivo: La dopamina y la serotonina son los dos importantes transmisores biológicos que tienen actividades hormonales y son responsables de la felicidad y el bienestar. El objetivo de este artículo fue estudiar teóricamente las características estructurales de la dopamina y la serotonina en el complejo de nanotubos de carbono de pared simple como neurotransmisor. Material y métodos: Se estudió la estructura de la unión de dopamina y serotonina con SWCNT con cuatro diámetros diferentes (7.0, 7.5, 7.7, 10.0 nm) utilizando mecánica molecular (MM) y mecánica cuántica (QM). Las energías notables, incluida la energía potencial, la energía total y la energía cinética en el tiempo de simulación en pasos de 10 ns en dos temperaturas (298, 310 grados kelvin), fueron investigadas por el método de Monte Carlo con fuerza opls archivada. También se han cumplido los datos del tensor de blindaje de RMN según el nivel de teoría B3LYP con 6-31 G (d) como conjunto de base y método semi empírico. Resultados: Se realizaron cálculos teóricos para estudiar los datos de desplazamiento químico de RMN, incluido el tensor de blindaje magnético (σ, ppm), la asimetría de blindaje (η), la anisotropía de blindaje magnético (σaniso), la isotropía de blindaje magnético (σiso), la desviación de un tensor (Κ) y anisotropía de desplazamiento químico (Δσ) y span (Ω) en varios ángulos de rotación alrededor de una rotación específica, propiedades físicas y químicas de los núcleos atómicos. Se revelaron cálculos semi empíricos como energía total, energía de enlace, energía atómica aislada, energía electrónica, interacción núcleo-núcleo y calor de formación en Am1. Conclusión: En el método Monte Carlo se deduce que nuestros dos fármacos específicos y su nanotubo de pequeño diámetro son los más estables que los demás. El diámetro más grande lleva la estabilidad de la combinación a un valor más bajo.

Objetive:Dopamine and Serotonin are the two important biological transmitters that have hormonal activities and responsible for happiness and felling well. The aim of this article was to study theoretically the structure features of Dopamine and Serotonin in the complex of single-walled carbon nanotube as a neurotransmitter. The structure of Dopamine and Serotonin binding with Material and Methods:SWCNTwith four different diameters (7.0,7.5,7.7,10.0 nm) was studied by using molecular mechanic (MM) and quantum mechanic (QM). The remarkable energies including potential energy, total energy and kinetic energy in time of simulation 10 ns steps in two temperatures (298, 310 kelvin degree) were investigated by Monte Carlo method with opls force filed. NMR shielding tensor data by B3LYPlevel of theory with 6-31 G(d) as a basis set and semi empirical method have been also fulfilled.Results: Theoretical computations were performed to study NMR chemical shift data including magnetic shielding tensor (σ, ppm), shielding asymmetry (η), magnetic shielding anisotropy (σaniso), magnetic shielding isotropy (σiso) , skew of a tensor (Κ) and chemical shift anisotropy (Δσ) and span (Ω) at various rotation angles around a specific rotation, physical and chemical properties of atomic nuclei. Semi empirical calculations such as total energy, binding energy, isolated atomic energy, electronic energy, core­core interaction and heat of formation in AM1 were revealed. It is figured out Conclusion:in Monte Carlo method our two specific drug and its nanotube with small diameter are the most stable one than the others. The larger diameter leads the combination stability into lower value

Ácido L-poliláctico (PLA) y na-notubos de carbono de pared múltiple (NTCPM) con potenciales aplicaciones industriales / L-polylactic acid (PLA) and multi-walled carbon nano-tubes (CNTMW) with potential industrial applications / Ácido L-polilático (PLA) e na-notubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) com possíveis aplicações industriais

Resumen En términos generales, es bien conocida la cualidad que poseen algunos polímeros de cambiar sus propiedades físicas y químicas finales mediante la adición de nanopartículas a la matriz polimérica para producir un material compuesto (MC). Esta investigación está basada en la obtención de un MC a partir de ácido poliláctico (PLA) y nanotubos de carbono de pared múltiple (NTCPM), muy empleado en la industria del envasado y dispositivos biomédicos, con el fin de ampliar su perfil industrial. Se desarrollaron cuatro mezclas de PLA y NTCPM, y se empleó polietilenglicol (PEG) como plastificante. Se evaluaron sus propiedades morfológicas, térmicas, mecánicas, termo-mecánicas, espectroscópicas, ángulo de contacto y cristalográficas. Se observó que los MCs presentaron degradación térmica a temperaturas inferiores a la matriz sin NTCPM, así como un aumento en el módulo de flexión y tensión en algunas de las muestras. Así mismo, se observó que los NTCPM pueden aumentar la cristalinidad del material y que, en algunos casos, se incrementa su rigidez, actuando como un aditivo útil para aplicaciones de mayor esfuerzo mecánico que la matriz. Del efecto de agregar PEG en los MC, se determinó que los NTCPM no restringen la movilidad de las cadenas poliméricas y se da un efecto plastificante, lo que permite mayor movilidad de la zona amorfa de las cadenas de polímero, como indica la literatura consultada. Finalmente, se concluyó que a mayores contenidos de NTCPM, se generan mejores valores en el módulo de flexión, esfuerzo máximo de flexión, módulo de elongación, esfuerzo de carga máxima y esfuerzo de ruptura, entre otras propiedades evaluadas.

Abstract The quality of some polymers to change their final physical and chemical properties by adding nanoparticles to the polymer matrix to produce a composite material (MC) is well known. This research is based on obtaining a MC from polylactic acid (PLA) and multi-walled carbon nanotubes (CNTMW), widely used in the packaging industry and biomedical devices, in order to expand its industrial profile. Four mixtures of PLA and CNTMW were developed, and polyethylene glycol (PEG) was used as a plasticizer. Their morphological, thermal, mechanical, thermo-mechanical, spectroscopic, contact angle, and crystallographic properties were evaluated. It was observed that the composites showed thermal degradation at temperatures below the matrix without CNTMW, as well as an increase in the modulus of flexion and tension in some of the samples. Likewise, it was observed that the CNTMW can increase the crystallinity of the material and that, in some cases, its rigidity is increased, acting as a useful additive for applications of greater mechanical stress than the matrix. From the effect of adding PEG in the composites, the CNTMW do not restrict the mobility of the polymer chains and a plasticizing effect occurs, which allows greater mobility of the amorphous zone of the polymer chains. In general terms, it was concluded that at higher CNTMW contents, better values were generated in the flexural modulus, maximum flexural stress, elongation modulus, maximum load stress and rupture stress, among other evaluated properties.

Resumo Alguns polímeros têm a propriedade de alterar suas propriedades físicas e químicas finais, adicionando nanopartículas à matriz polimérica para produzir um composto. Esta pesquisa baseia-se na obtenção de composto partir de ácido polilático (PLA) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT), amplamente utilizado na indústria de embalagens e dispositivos biomédicos, a fim de expandir seu perfil industrial. Foram desenvolvidas quatro misturas de PLA e MWCNT e o polietilenoglicol (PEG) foi usado como plastificante. Foram avaliadas suas propriedades morfológicas, térmicas, mecânicas, termo-mecânicas, espectroscópicas, ângulo de contato e cristalográficas. Observou-se que os compostos apresentaram degradação térmica em temperaturas abaixo da matriz sem MWCNT, além de aumento no módulo de flexão e tensão em algumas das amostras. Da mesma forma, observou-se que o MWCNT pode aumentar a cristalinidade do material e que, em alguns casos, sua rigidez é aumentada, atuando como um aditivo útil para aplicações de maior tensão mecânica que a matriz. A partir do efeito da adição de PEG nos compostos, determinou-se que o MWCNT não restringe a mobilidade das cadeias poliméricas e ocorre um efeito plastificante, que permite maior mobilidade da zona amorfa das cadeias poliméricas. Em termos gerais, concluiu-se que, com maiores teores de MWCNT, melhores valores foram gerados no módulo de flexão, tensão máxima de flexão, módulo de alongamento, tensão de carga máxima e tensão de ruptura, entre outras propriedades avaliadas.

Compósito odontológico carregado com nanotubos de carbono: caracterização e ensaios biológicos / Dental composite loaded with carbon nanotube: characterization and biological tests

Nanotubos de carbono (NTC) são materiais promissores ao melhoramento de compósitos odontológicos. Entretanto, a homogeneização e o comprometimento estético dessas associações ainda são um desafio. Além disso, até o momento, não foram exploradas composições capazes de induzir respostas teciduais endógenas de reparo. Neste sentido, este estudo teve como objetivo incorporar duas concentrações de NTC de paredes múltiplas (NTCPM), as growth, numa rede polimérica de metilmetacrilato no intuito de investigar as propriedades químicas, mecânicas e biológicas desse novo biomaterial. Produziu-se uma formulação Bis-GMA e TEGDMA (2:1) com 0%; 0,001%; ou 0,01% de NTCPM. Os compósitos foram caracterizados por meio de termogravimetria, espectroscopia no infravermelho com refletância total atenuada (FTIR-ATR), microscopia eletrônica de varredura (MEV). Testes de compressão, flexão, sorção-solubilidade (norma ISO 4049:2009), estabilidade de cor, grau de conversão, e microdureza foram aplicados aos diferentes grupos experimentais. Finalmente, ensaios antimicrobianos em S. mutans (ATCC 25175) (suspensão e biofilme) e ensaios em queratinócitos (HaCat) (citotoxicidade) e pré-osteoblastos (MC3T3) (citotoxicidade/diferenciação) foram utilizados para avaliação de citocompatibilidade e bioatividade. Utilizou-se luz LED (470 nm e 800 mW/cm2) para fotoativar os monômeros. De acordo com ANOVA seguido pelo post-hoc de Tukey, adotando um nível de significância de 5%, a resistência à compressão foi significativamente maior no grupo 0,001% (125,66 MPa) que no grupo controle (46,94 MPa). A resistência flexural foi significativamente maior no grupo 0,001% (51,74 MPa) quando comparado ao grupo 0,1%. Não houve variação nos valores de sorção, solubilidade e estabilidade de cor entre os grupos avaliados. O grau de conversão foi menor nos grupos com NTCPM quando comparado com o grupo controle, e a microdureza Knoop menor na concentração 0,001% quando comparada aos demais grupos. O exame superficial mostrou maior formação de aglomerados de nanotubos nas amostras mais concentradas. O grupo contendo 0,001% NTCPM apresentou atividade antibiofilme quando comparado com o grupo controle e 0,01%. Todas as concentrações apresentaram citotoxicidade nas HaCat após 7 dias, mas a incorporação de NTCPM favoreceu a mineralização de MC3T3 em relação ao controle. Concluiu-se que tanto as propriedades mecânicas como as biológicas apresentaram melhoras com a adição de baixa concentração de NTCPM (0,001%). A adição de 0,001% de NTCPM parece promissora para incorporação em compósitos odontológicos.

Carbon nanotubes (CNT) are candidates for the improvement of dental composites. However, the homogenization and aesthetic commitment of CNT' addition are still a challenge. Moreover, heretofore, there is no study investigating compositions capable of inducing tissue responses towards repair. In this sense, this study aimed to incorporate two concentrations of multiple walls CNT (MWCNT), as growth, in a polymeric network. The chemical, mechanical, and biologicals properties of this experimental biomaterials were assessed. A Bis-GMA and TEGDMA (2:1) base was produced with 0%; 0.001%; or 0.01% MWCNT. The composites were assessed using thermogravimetry, infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (FTIR-ATR), scanning electron microscopy (SEM), and were also subjected to compression, bending, sorption-solubility tests in accordance with ISO 4049 :2009, color stability, degree of conversion, microhardness and also to antimicrobial assays in S. aureus (ATCC 25193) (halo formation), S. mutans (ATCC 25175) (biofilm adhesion) and biological assays in keratinocytes (HaCat ) (cytotoxicity) and pre-osteoblasts (MC3T3) (differentiation). LED light (470 nm and 800 mW / cm2) was used to light-cure the monomers. According to ANOVA followed by Tukey's post-hoc, adopting a significance level of 5%, the compressive strength was significantly higher for the 0.001% group (125.66 MPa) than control (46.94 MPa). Flexural strength was also more significant in the 0.001% (51.74 MPa) group than the 0.1% group. There was no significant difference in the values of sorption and solubility and color stability between the evaluated groups. The degree of conversion was lower in the groups with NTCPM when compared to the control group, however the Knoop microhardness was higher in the group with the highest concentration of NTCPM and lower in the group with the lowest concentration when compared to the control group. Despite not showing bacterial inhibition halo formation in any of the groups, the groups containing NTCPM showed a decrease in biofilm adhesion when compared to the control group. All groups shown cytotoxicity on HaCat, but the addition of MWCNT favored MC3T3 mineralization over control. It was concluded that both mechanical and biological properties improved with the addition of low concentration of MWCNT (0.001%). The addition of 0.001% MWCNT looks promising for incorporation in dental composites.

XPS of carbon nanostructures obtained by underwater arc discharge of graphite electrodes / XPS de nanoestructuras de carbono obtenidas por descarga de arco de electrodos de grafito sumergidos en agua

Abstract Carbon nanostructures, obtained by underwater arc discharge of graphite electrodes, were studied by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). It was observed that the spectra of the samples taken from the floating part of the synthesis products, composed basically by Carbon nano-onions (CNO), present differences with those obtained from the precipitate, which contains a mixture of CNOs and multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNT). These differences are related with the presence of atoms of carbon located in orbitals with different degree of hybridization (sp2-sp3), which in turn is related to the diverse grade of curvature of the planes of carbon in the nanostructures present in the samples. The obtained results indicate that XPS can be an important element in the characterization of the products obtained by the above-mentioned method of synthesis.

Resumen Se utilizó la Espectroscopia Fotoelectrónica de Rayos X (XPS) para estudiar nanoestructuras de carbono obtenidas por descarga de arco de electrodos de grafito sumergidos en agua. Se observó que los espectros de las muestras tomadas de la fracción flotante de los productos de la síntesis, compuestas básicamente por nano-cebollas de carbono (CNO), presentan diferencias con los de las muestras obtenidas del precipitado, que contiene una mezcla de CNOs y nano-tubos de carbono de capas múltiples (MWCNT). Estas diferencias están asociadas con la presencia de átomos de carbono localizados en orbitales con diferente grado de hibridación (sp2-sp3), lo que a su vez se relaciona con las diferentes curvaturas de los planos de carbono en las nanoestructuras presentes en la muestras. Los resultados obtenidos indican que XPS puede ser un elemento importante en la caracterización de los productos obtenidos por el citado método de síntesis.

Immune response and biochemistry of calves immunized with rMSP1a ( Anaplasma marginale) using carbon nanotubes as carrier molecules / Resposta imunológica e bioquímica de bezerros imunizados com rMSP1 a (Anaplasma marginale) utilizando nanotubos de carbono como moléculas carreadoras

Abstract Vaccination against Anaplasma marginale has been considered an important control strategy for bovine anaplasmosis. Recently, mice immunized with rMSP1 a linked to carbon nanotubes (MWNT) showed significant immune responses, generating a new possibility for use of an inactivated vaccine. The objective of this study was to investigate the cellular and humoral responses in calves immunized with MWNT+rMSP1a , associated with inactivated vaccine of A. marginale produced in vitro, and evaluate the toxic effects of the MWNT on renal and hepatic function. rMSP1a was covalently linked to MWNT. Inactivated vaccine (AmUFMG2) was produced by cultivating A. marginale in IDE8 cells. Twenty-four Holstein calves were divided (four groups) and immunized subcutaneously with PBS and non-carboxylated MWNT (control, G1), AmUFMG2 (G2), MWNT+rMSP1a (G3), and AmUFMG2 with MWNT+rMSP1a (G4). Blood samples were collected for total leukocyte counts, biochemical profiling and evaluation of the cellular and humoral response. Immunization with MWNT+rMSP1a induced increase in the total number of leukocytes, NK cells, in the lymphocyte populations and higher levels of antibodies compared to calves immunized only with AmUFMG2. Furthermore, MWNT did not induce changes in the biochemical profile. These data indicate that MWNT+rMSP1a were able to induce the immune responses more efficiently than AmUFMG2 alone, without generating toxicity.

Resumo Vacinação contra Anaplasma marginale tem sido considerada uma importante estratégia de controle da anaplasmose bovina. Recentemente, camundongos imunizados com rMSP1a funcionalizada à nanotubos de carbono (MWNT) apresentaram resposta imune significante, gerando nova possibilidade para o uso da vacina inativada. O objetivo desse estudo foi investigar a resposta celular e humoral em bezerros imunizados com MWNT+rMSP1a, associado com a vacina inativada de A. marginale produzida in vitro, e avaliar os efeitos tóxicos dos MWNT nas funções hepática e renal. rMSP1 a foi ligada covalentemente aos MWNT. Vacina inativada (AmUFMG2) foi produzida através do cultivo de A. marginale em células IDE8. Vinte e quatro bezerros Holandeses foram divididos (quatro grupos) e imunizados subcutaneamente com: PBS e MWNT não-carboxilados (controle, G1), AmUFMG2 (G2), MWNT+rMSP1 a (G3), e AmUFMG2 com MWNT+rMSP1a (G4). Amostras de sangue foram coletadas para contagem de leucócitos, perfil bioquímico e avaliação da resposta celular e humoral. Imunização com MWNT+rMSP1a induziu aumento dos leucócitos totais, células NK, na população de linfócitos e altos níveis de anticorpos comparado com animais imunizados apenas com AmUFMG2. Além disso, MWNT não induziu alterações no perfil bioquímico. Esses dados indicam que MWNT+rMSP1a foram capazes de induzir eficientemente a resposta imune comparado com AmUFMG2 sozinho, sem gerar toxicidade.

Study of the fluorescence quenching of 1-hydroxypyrene-3, 6, 8-trisulfonic acid by single-walled carbon nanotubes / Estudio de la disminución de la fluorescencia del ácido 1-hidroxipyreno-3, 6, 8-trisulfónico por medio de nanotubos de carbono de pared única / Estudo da diminuição da fluorescência do ácido 1-hidroxipireno-3, 6, 8-trisulfônico por meio de nanotubos de carbono de parede simples

Abstract This paper presents a study of the fluorescence quenching of 1-hydroxypyrene-3,6,8-trisulfonic acid (HPTS) in the presence of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) using a fluorescence method. To investigate the quenching mechanism (dynamic or static) of HPTS, Stern-Volmer plots of single walled carbon nanotubes at different temperatures were used. The positive deviation from linearity in Stern-Volmer plots suggests that single walled carbon nanotubes follow a static quenching mechanism evidenced by the formation of a stable ground state complex. The results presented here help us to clarify the quenching mechanism in the interaction of a pyrene derived dye and carbon nanotubes. This study will open new possibilities in the use of the conjugate formed by SWCNTs and HPTS in the fabrication of a biosensor based on intracellular fluorescent probes.

Resumen Este artículo presenta el estudio de la desactivación de florescencia del ácido 1-hidroxipyreno-3,6,8-trisulfónico (HPTS) en presencia de nanotubos de carbono de pared única (SWCNT). Para investigar el mecanismo de desactivación (dinámico o estático) del HPTS se evaluaron nanotubos de carbono de pared única a diferentes temperaturas y se analizaron por medio de gráficas Stern-Volmer. La desviación positiva de la linealidad en las gráficas Stern-Volmer sugiere que los nanotubos de carbono de pared única actúan por medio de un mecanismo de desactivación estático, que se evidencia también por la formación de un complejo estable en estado fundamental. Los resultados presentados aquí nos ayudan a aclarar el mecanismo de desactivación de fluorescencia cuando tiene lugar la interacción entre un colorante derivado del pireno y nanotubos de carbono. Este estudio abre nuevas posibilidades para el uso de conjugados formados por SWCNT y HPTS en la fabricación de un biosensor basado en sondas fluorescentes intracelulares.

Resumo Este artigo apresentao estudo da diminuicao da fluorescência do ácido 1-hidroxipireno-3,6,8-trisulfônico (HPTS) em presença de nanotubos de carbono de parede simples (SWCNT). Para investigar o mecanismo da desativação (dinâmico ou estático) do HPTS se avaliaram nanotubos de parede simples em diferentes temperaturas e se analisaram por meio de gráficos Stern-Volmer. O desvio positivo de linearidade nos gráficos Stern-Volmer sugere que os nanotubos de carbono de parede simples atuam por meio de um mecanismo de desativação estática, que também se evidencia pela formação de um complexo estável fundamental. Os resultados apresentados aqui nos ajudam a aclarar o mecanismo de desativação de fluorescência quando ocorre a interação entre um corante derivado do pireno e nanotubos de carbono. Este estudo abre novas possibilidades para o uso de conjugados formados por SWCNT e HPTS na fabricação de um biosensor baseado em sondas fluorescentes intracelulares.

Avaliação da dureza superficial de cimentos de ionômero de vidro reforçados por nanotubos de carbono / Evaluation of surface hardness of glass ionomer reinforced cements by carbon nanotubes

Introdução: Os cimentos de ionômero de vidro (CIV) são materiais com baixa resistência à tração e ao cisalhamento, mostrando-se, portanto, contraindicados para áreas sujeitas às grandes cargas oclusais. Objetivo: Avaliar o efeito da incorporação de nanotubos de carbono em CIV por meio de dureza superficial Knoop. Material e método: Foram confeccionados 48 espécimes, divididos em quatro grupos, de acordo com o tipo de CIV (n=12) - convencional ou de alta viscosidade, incorporados ou não de nanotubos de carbono (NC) a 2%: (A) Vidrion R; (B) Vidrion R + NC 2%; (C) Vitro Molar, e (D) Vitro Molar + NC 2%. Os espécimes foram preparados utilizando-se seringa Centrix, para inserção do material em moldes plásticos, e armazenados em água deionizada por 24 horas. Após polimento, realizou-se o teste de dureza superficial com penetrador do tipo Knoop. Foram realizadas cinco endentações em cada espécime, distanciadas entre si em 100 µm. Resultado: Os valores médios de dureza foram 58,96 ± 8,29 (A), 34,81 ± 5,78 (B), 60,84 ± 4,91 (C) e 41,97 ± 5,45 (D). O teste ANOVA detectou diferenças estatisticamente significantes para os dois parâmetros estudados, tipo de material (p=0,016) e inclusão de NC (p<0,0001). Pelo teste de Tukey, observou-se que os grupos A e C foram estatisticamente semelhantes (p>0,05), enquanto os grupos B e D apresentaram diferenças significativas (p<0,05). Ao comparar o fator incorporação ou não de NC, observou-se diferença significativa entre os grupos A e B, e entre os grupos C e D (p<0,05). Conclusão: A incorporação de nanotubos de carbono influenciou negativamente os valores de dureza superficial para os dois tipos de CIV utilizados. .

Introduction: Glass ionomer cements (GIC) are materials with low tensile and shear bond strength and therefore contraindicated in areas subjected to high occlusal stress loads. Aim: To evaluate the effect of incorporation of carbon nanotubes in GICs, conventional or indicated for the Atraumatic Restorative Treatment (ART), through the superficial microhardness test. Material and method: Forty-eight specimens were prepared and divided into 4 groups according to the type of GIC (n=12): conventional or high viscosity, embedded or not with 2% carbon nanotubes (CN): (A) Vidrion R, (B) Vidrion R + 2% CN, (C) Vitro Molar and (D) Vitro Molar + 2% CN. The specimens were inserted into plastic molds with Centrix syringe and stored in deionized water for 24 hours. After polishing, the superficial hardness was performed with a Knoop indenter. Five indentations were made on each specimen, with distance of 100 micrometers between indentations. Result: The average hardness values were 58.96 ± 8.29 (A) 34.81 ± 5.78 (B) 4.91 ± 60.84 (C) 41.97 ± 5.45 (D). ANOVA detected significant difference for the two varibales, material (p=0,016) and CN inclusion (p<0,0001). Tukey test revealed that the groups A and C were statistically similar (p>0.05), while the B and D groups showed significant differences (p<0.05). When comparing the incorporation or not of factor CN, there was significant difference between groups A and B and between C and D groups (p<0.05). Conclusion: The incorporation of CNTs negatively influenced the values of surface hardness for the two types of GIC used. .

Electron and positron contributions to the displacement per atom profile in bulk multi-walled carbon nanotube material irradiated with gamma rays / Aporte de electrones y positrones al perfil de desplazamientos atómicos en materiales masivos de nanotubos de carbono de paredes múltiples irradiados con rayos gamma.

The electron and positron contributions to the effective atom displacement cross-section in multi-walled carbon nanotube bulk materials exposed to the gamma rays were calculated. The physical properties and the displacement threshold energy value reported in literature for this material were taken into account. Then, using the mathematical simulation of photon and particle transport in matter, the electron and positron energy flux distributions within the irradiated object were also calculated. Finally, considering both results, the atom displacement damage profiles inside the analyzed bulk carbon nanotube material were determined. The individual contribution from each type of secondary particles generated by the photon interactions was specified. An increasing behavior of the displacement cross-sections for all the studied particles energy range was observed. The particles minimum kinetic energy values that make probabilistically possible the single and multiple atom displacement processes were determined. The positrons contribution importance to the total number of point defects generated during the interaction of gamma rays with the studied materials was confirmed.

Se presentan los resultados del cálculo de las contribuciones de los electrones y los positrones a la sección eficaz de desplazamiento de los átomos de carbono en materiales masivos constituidos por nanotubos de paredes múltiples. Para ello se tomaron en consideración las propiedades físicas y la energía umbral de desplazamiento del carbono reportadas en la literatura para este material. Se calculó también la distribución espacial de los flujos energéticos de los electrones y positrones dentro del blanco irradiado utilizando la simulación matemática del transporte de los fotones y las partículas en la materia. Considerando ambos resultados, se determinaron los perfiles de daño por desplazamientos atómicos dentro del material masivo analizado, particularizando el aporte de cada tipo de partícula secundaria generada por la interacción de los fotones. Los resultados mostraron el comportamiento creciente de las secciones eficaces de desplazamiento en todo el rango de energía cinética evaluado. Se determinaron los valores de energías cinéticas de electrones y positrones a partir de los cuales son probabilísticamente posible los procesos de desplazamientos atómicos simples y múltiples. Se confirmó la importancia del aporte de los positrones al número total de defectos puntuales generados durante la interacción de los rayos gamma con el material estudiado.

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

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.

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.

Nanotubo de carbono-chitosan en células HOS y THP-1 / Carbon nanotubes-chitosan in HOS and TPH-1 cells

Introducción: Los nanotubos de carbono (NTC) son estructuras nanométricas utilizadas en el tratamiento de enfermedades, principalmente en la entrega de fármacos para terapias en cáncer. Objetivo: Estudiar la internalización de NTC acoplado a quitosan (NTC-Q) en células de osteosarcoma humano (HOS) y monocitos humanos de leucemia aguda (THP-1). Materiales y métodos: Los NTC solubilizados con quitosan 30% fueron caracterizados espectroscópicamente por UV-Vis, fluorescencia y Raman. Las células HOS y THP-1 fueron tratadas con NTC-Q y se evaluó la internalización por tinción de Giemsa en microscopio de luz y la citotóxicidad utilizando la prueba fluorométrica de Azul de Alamar. Resultados: Los espectros Raman y de fluorescencia mostraron la funcionalización de los NTC con quitosan. Los NTC fueron internalizados por las líneas celulares después de 24 h mostrando una ubicación citoplasmática sin presentar citotóxicidad en ninguna de las células evaluadas. Discusión: Las características presentadas por los NTC-Q les brinda la posibilidad de ser utilizados como transportadores de fármacos.

Introduction: Carbon nanotubes (CNT) are nanometer-sized structures used in medicine in the treatment of diseases, mainly in drug delivery in therapies against cancer. Objective: Study the internalization of carbon nanotubes modified with chitosan (CNT-CH) in human osteosarcom cells (HOS) and human monocytes of acute leukemia (THP1). Materials and methods: The CNTs solubilized in chitosan 30% were characterized spectroscopically by UV-Vis, fluorescence and Raman. HOS cells and THP-1 were treated with CNT-CH, the internalization was evaluated by Giemsa staining with light microscopy, and cytotoxicity was determined using Alamar Blue assay. Results: Raman and fluorescence spectra showed the functionalization of the CNT with chitosan. After 24 h the NTC were internalized in the cell lines showing a cytoplasmic location and were not cytotoxic in any of both cell lines types. Discussion: The properties of CNT-CH on cells allowing it to be potentially used as drug carrier.

Nanotubos de carbono aplicados às neurociências: perspectivas e desafios / Carbon nanotubes applied in neuroscience: prospects and challenges

INTRODUÇÃO: Os nanotubos de carbono (NTCs) são os nanomateriais mais promissores para aplicação terapêutica em doenças neurodegenerativas. Aplicações potenciais incluem sistemas de liberação controlada de fármacos, interfaces elétricas e substratos para crescimento celular. OBJETIVO: Descrever o estado da arte e as perspectivas e desafios da aplicação dos NTCs nas neurociências. MÉTODO: Procedeu-se a uma busca sistemática nos indexadores Medline, Lilacs e SciELO, utilizando os descritores "carbon nanotubes", "drug delivery", "electrical interface", "tissue regeneration", "neuroscience", "biocompatibility" e "nanotechnology", devidamente agrupados. RESULTADOS: A revisão da literatura evidenciou controvérsias nos estudos relativos à biocompatibilidade dos NTCs, embora tenha ratificado o seu potencial para a neuromedicina e neurociências. CONCLUSÃO: Os dados obtidos apontam a necessidade de estudos padronizados sobre as aplicações e interações dessas nanoestruturas com os sistemas biológicos.

BACKGROUND: Carbon nanotubes (CNTs) are the most promising nanomaterials for therapeutic application in neurodegenerative diseases. Potential applications include systems for controlled drug delivery, electrical interfaces and substrates for cell growth. OBJECTIVE: To describe the state of art, prospects and challenges of applying CNTs in neuroscience. METHODS: There has been systematic search in Medline, Lilacs and SciELO, using the keywords "carbon nanotubes", "drug delivery", "electrical interface", "tissue regeneration", "neuroscience", "nanotechnology" and "biocompatibility", properly grouped. RESULTS: The literature review showed controversies in studies on the biocompatibility of CNTs, although it has ratified its potential for neuromedicine and neuroscience. DISCUSSION: These results highlight the need for modeling studies on the applications and interactions of nanostructures with biological systems.

La nanotecnología y sus posibilidades de aplicación en el campo científico-tecnológico: [revisión] / Nanotechnology and its possibilities of application in the scientific-technological field: [review]

Introducción La nanotecnología llega y son los hombres y mujeres, quienes deben desarrollar y gestionar los avances que traerá. Objetivos Ofrecer información acerca de las aplicaciones de la nanotecnología para contribuir a la motivación de los profesionales de la salud de pregrado y posgrado en la adquisición y profundización del conocimiento de esta materia. Fuente de datos Se revisó la literatura y se recopilaron 26 referencias, la mayoría en formato digital y la minoría, de revistas científicas impresa publicadas entre el 2006 y el 2007. Resultados Se define la nanotecnología como la posibilidad de manejar las cosas a escala molecular, atómica y subatómica. Entre sus campos de aplicación se incluyen: medioambiente, exploración espacial, tecnologías de la comunicación e informática, higiene y salud pública, entre otras. En la actualidad, la comunidad científica internacional la cataloga como uno de los proyectos más innovadores y ambiciosos de la ciencia moderna.La aplicación de la nanotecnología para el diagnóstico, tratamiento, monitoreo y control de sistemas biológicos es denominada nanomedicina, la cual agrupa tres áreas principales: el nanodiagnóstico, la liberación controlada de fármacos y la medicina regenerativa. En Cuba, se trabaja en el desarrollo de equipos y metodologías de caracterización de materiales manométricos para la industria biotecnológica. Conclusiones La nanotecnología puede representar una oportunidad para un país como Cuba, que posee un importante capital humano preparado para enfrentar retos en el campo científico-tecnológico con un enfoque solidario y alto sentido ético.

Introduction Nanotechnology is coming and it is the task of men and women to develop and manage the advancements that it will bring. Objectives To provide information about the nanotechnology application in order to encourage health professionals at undergraduate and graduate levels to acquire and to delve into the knowledge on this subject. Data source Literature review in which 26 references were collected, mostly in digital format, whereas the rest was taken from printed scientific journals in 2006 and 2007. Results Nanotechnology is defined as the possibility of handling things at molecular, atomic and subatomic scale. The main fields of application are environment, spatial exploration, communication and informatics technologies, hygiene and public health, among others. At present, the international scientific community considers nanotechnology as one of the most innovative and ambitious projects of the modern science. The application of nanotechnology in diagnosis, treatment, monitoring and control of the biological systems is called nanomedicine, which embraces three main areas, that is, nanodiagnosis, controlled liberalization of drugs, and regenerative medicine. Cuba works for the development of pieces of equipment and methodologies to characterize nanometric materials aimed at the biotechnological industry. Conclusions Nanotechnology may represent a good opportunity for a country like Cuba with a great deal of skilled human resources capable of facing challenges in the scientific-technological field from a highly ethical and solidarity approach.

Síntesis por radiación con microondas de nanotubos de carbono / Synthesis of carbon nanotubes by microwave radiation

Aunque en la actualidad se cuenta con una gran variedad de métodos y técnicas para la síntesis y funcionalización de nanotubos de carbono, aún se hace necesario explorar otras alternativas que permitan mejorar aspectos tales como el calentamiento selectivo y homogéneo de las muestras y la reducción de los tiempos para completar los procesos requeridos. Con radiación por microondas se abre una importante opción para dar cuenta de estos requerimientos, además de proyectarse como un método para la producción de nanotubos de carbono alineados y en multicapas que pueden resultar valiosos para investigación, específicamente en el diseño de biosensores, sistemas de purificación, nanosistemas de emisión catódica, electrodos catalíticos para celdas de combustible, etc. En este trabajo se realiza una revisión del uso de radiación por microondas para la producción y funcionalización de nanotubos de carbono y se reporta la síntesis de nanotubos de carbono por microondas con el uso de nitrato de plata como catalizador.

Although at the present time a variety of methods and techniques is availablefor the synthesis and functionalization of carbon nanotubes, it is necessary to explore alternatives to improve the selective and homogeneous heating of the samples and to reduce the times to complete the processes. Microwave radiation offers an important opportunity to fulfil these requirements, besides representing a method for the production of aligned carbon nanotubes in multi-layers that can be valuable forinvestigation, specifically in the biosensors design, purification systems, nanosystems of cathodic emission, catalytic electrodes for fuel cells, etc. We carried out a review of the use of microwave radiation for the production and functionalization of carbon nanotubes and report the synthesis of carbon nanotubes by microwaves with the use of silver nitrate as the catalyzer.

Embora atualmente, há uma grande variedade de métodos e técnicaspara a síntese e funcionamento de nanotubos de carbono, ainda é necessário explorar alternativas que permitam melhorar aspectos como oaquecimento seletivo e homogêneo das amostras e a redução dos tempos para completar os processos requeridos. Com a radiação por microondas abre-se uma importante opção para dar conta destes requerimentos, além de projetar-se como um método para a produção denanotubos de carbono alinhados e em multicapas que podem resultar valiosos para a pesquisa, especificamente no desenho de biosensores, sistemas de purificação, nanosistemas de emissão catódica, eletrodos catalíticos para celdas de combustível, etc. Nesta pesquisa realiza-se uma revisão do uso de radiação por microondas para a produção e funcionamento de nanotubos de carbono e reporta-se a síntese denanotubos de carbono por microondas com o uso de nitrato de prata como catalisador.

Reviewing the environmental and human health knowledge base of carbon nanotubes / Revisão sobre a base de conhecimento de saúde ambiental e humana dos nanotubos de carbono

Carbon nanotubes (CNTs) are one of the most promising materials in nanotechnology. The various synthesis, purification and postprocessing methods produce CNTs with diverse physical characteristics, appliable in many fields. Their extensive projected use makes it important to understand their potential harmful effects. Besides showing a notable range of results of some toxicology studies, this review concluded that: a) there are different types of CNTs; thus, they cannot be considered a uniform group of substances; and b) in environmental compartments, CNTs can be bioavailable to organisms. Their properties suggest a possible accumulation along the food chain and high persistence. In organisms, CNT absorption, distribution, metabolism, excretion and toxicity depend on the inherent physical and chemical characteristics (e.g., functionalization, coating, length and agglomeration state), influenced by external environmental conditions during CNT production, use, and disposal. Thus, characterized exposure scenarios could be useful in toxicology studies. However, upon reaching the lungs in enough quantity, CNTs produce a toxic response (time and dose-dependent). The risks to human health and environment should be identified for a successful introduction of CNTs in future applications.

Os nanotubos de carbono(CNT)são um dos materiais mais promissores da nanotecnologia. Os métodos de síntese, purificação e pós-processamento produzem CNT com diversas características físicas e uso em várias áreas. A projeção de uso abrangente do CNT urge a compreensão de seus possíveis efeitos nocivos. Essa revisão mostra um leque de resultados de estudos toxicológicos e concluiu que: a) há diferentes tipos de CNT; portanto, não pode ser considerado um grupo uniforme de substâncias; e b) em compartimentos ambientais,o CNT pode ser biodisponível aos organismos. Suas propriedades sugerem possível acúmulo na cadeia alimentar e alta persistência. Em organismos, sua absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade do dependem de características físicas e químicas inerentes (e.g., funcionalização, revestimento, comprimento e estado de aglomeração), influenciadas por condições ambientais externas durante a produção, uso e eliminação de CNT. Portanto, os cenários de exposição caracterizados podem ser úteis em estudos toxicológicos. Contudo, quando chega aos pulmões em quantidade suficiente, o CNT produz uma resposta tóxica (tempo e dose dependente). Os riscos à saúde humana e meio ambiente devem ser identificados para que o CNT possa ser usado com sucesso em futuras aplicações.