Proaktiver Ansatz SNNIS zu den Gesünderen und Sichereren Nanomaterials

Scott F. Sweeneya, Professor James E. Hutchisona,b, Professor Robert Tanguaya,c und Dr. Bettye L.S. Madduxa,b
a
Safer Nanomaterials und Nanomanufacturing-Initiative am Oregon Nanoscience und am Mikrotechnologie-Institut

bAbteilung von Chemie, Material-Wissenschafts-Institut, Universität von Oregon
cUmwelt- und Molekulare Toxikologie, Staat Oregons-Universität
Entsprechender Autor: bmaddux@uoregon.edu

In den folgenden fünf Jahren wird der Markt für nanoenabled Produkte erwartet, um Trillion Dollar zu übersteigen. Nanomaterials erlauben möglicherweise uns, Energie mit erhöhter Leistungsfähigkeit vorzuspannen und zu speichern, Krankheiten zu bestimmen und zu behandeln und uns mit Antworten zu vielen der wichtigen Herausforderungen zu versehen, die wir als globale Gesellschaft gegenüberstellen. Jedoch, trotz der vielen Versprechen, nach denen nanoscience möglicherweise entbindet, bleiben unser Verständnis dieser Materialien und die Mittelwerte, ihre Zellen/Eigenschaften zu steuern schwach1.

Unsere Fähigkeit, gut definierte (Größe, Form, Zusammensetzung) Nanomaterials zu synthetisieren, ihre Oberflächenchemie passend herzustellen und Verunreinigungen zu löschen2 fährt fort, ein Punkt zu sein. Volle Kennzeichnung dieser Materialien bleibt, die Hilfsmittel, die wir benötigen, häufig nicht erhältlich so schwierig auch sind3. Mangel an Zugriff zu gut definierten Materialien hat unsere Fähigkeit verwirrt, ihre Eigenschaften genau einzuschätzen, so entsteht die Frage: Sind jene interessanten elektronischen Eigenschaften das Ergebnis der Quantumsbeschränkung oder, weil wir nicht unsere Materialien reinigten? Darüber hinaus trotz der wachsenden Anzahl von Veröffentlichungen auf Giftigkeit von verschiedenen Nanomaterials, ohne Kennzeichnungsdaten, ist es schwierig, die Gesundheitsauswirkungen, -giftigkeit und -sicherheit von Nanomaterials mit den zugrunde liegenden physikalischen Eigenschaften der Materialien aufeinander zu beziehen.

Diesen beträchtliche Herausforderungen Gegeben, ist ein kritischer Bereich der Forschung die Entwicklung von effizienten nanomanufacturing Anflügen, die die Sicherheit und Nützlichkeit von Nanomaterials erhöhen. Die Prinzipien der grünen Chemie mit nanoscience Zu Mergen ist ein Schlüsselanflug, der diese Herausforderungen annimmt und verantwortliche Entwicklung von dauerhaften Nanotechnologien erlaubt.

Vor die Sichereren Nanomaterials und die Nanomanufacturing-Initiative (SNNI), im Jahre 2005 gegründet, wuchsen aus einer Fusion der grünen Chemie und des nanoscience heraus einem Jahrzehnt mit dem Ziel des Entwickelns von effizienteren nanomanufacturing Prozessen, die zu die grüneren und sichereren Nanomaterials führen. SNNI stellt eine Partnerschaft zwischen dem Oregon Nanoscience dar und Mikrotechnologien Leiten (ONAMI) und das Luftwaffen-Forschungslabor ein und bringen über 30 Spitzenforschern (Chemiker, Biologen, Materialwissenschaftler, Physiker und Ingenieure) zusammen um zu garantieren dass nanoscience auf eine dauerhafte, verantwortliche Form reift.

SNNI-Forscher haben Zugriff zu einer beträchtlichen Reihe Teilenbenutzer Teildiensten und Labors über ONAMI an der Staat Oregons-Universität, an der Universität von Oregon, an Portland-Staatlicher Universität und am Pazifischen NordwestNationalen Laboratorium. Diese Teildienste erbringen hoch entwickelte Maß- und Fälschungsdienstleistungen, die industrielle und akademische SNNI-Forscher die Initiativenziele erreichen dürfen.

Einige Anflüge, die innerhalb SNNI vorangegangen werden, fangen an, uns ein größeres Verständnis der Gesundheits- und Sicherheitsauswirkungen von Nanomaterials anzubieten. Ein Beispiel ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Chemikern an der Universität von Oregon und Biologen an der Staat Oregons-Universität, die Präzision Nanoparticlesynthese mit Generalplanung ihrer biologischen Auswirkungen zusammenbringt.

Forscher in der Hutchison-Gruppe an der Universität von Oregon haben grünere Anflüge für die Synthese von verschiedenen Bibliotheken von gut-gekennzeichneten, functionalized nanoparticles entwickelt. Indem sie die Prinzipien der grünen Chemie annahmen, sind sie in der Lage gewesen, Erträge beträchtlich zu erhöhen, volle Kontrolle über dem Kerndurchmesser der nanoparticles und, unter Verwendung der Ligandaustauschmethoden erklären, herstellen Oberflächen-functionalization. Das Hutchison-Gruppenweitere gezeigt, dass die Reinheit von nanoparticles unter Verwendung der Diafiltration justiert werden kann2. Durch die Kombination von diesen nähert sich, die Effekte des Kerndurchmessers, Oberflächen- Chemie und Reinheit auf den toxikologischen Eigenschaften von Gold-nanoparticles kann auf eine umfassende Form studiert werden.

SNNI-Forscher an der Staat Oregons-Universität haben einen schnellen Durchsatz, in vivo Anlage für die Abgrenzung der Effekte von Nanomaterials auf fest gefügte Entwicklung unter Verwendung der embryonalen zebrafish entwickelt. Embryonale zebrafish sind eine ideale Plattform wegen ihrer schnellen Entwicklung, Zugriff zu den großen Stichprobengrößen und wegen ihrer molekularen, zellulären und physiologischen Homologie mit höheren Wirbeltieren.

Diese vorzüglich empfindliche Plattform lässt die Bewertung von Nanomaterialinteraktionen und von resultierenden Antworten auf den Verhaltens-, morphologischen, zellulären und genetischen Niveaus zu. Unter Verwendung dieser Anlage fanden wir, dass Speicherkapazitäts-, Oberflächen-functionalization und Reinheit die biologischen Antworten von nanoparticles beeinflußten4. Functionalized-nanoparticles mit belasteten Hauptgruppen produzierten nachteiligere Antworten als die mit neutralen Ligands. Zusätzlich zur Größe und zur Oberflächenchemie wurde es auch gefunden, dass erhöhte Störstellenniveaus biologische Antworten auswirkten.

Während diese Daten auf ihren Selbst interessant sind, sind die Fähigkeiten, die sie zur Verfügung stellen, umso mehr. Weil wir diese komplexen Verhältnisse zwischen Größe, Chemie und Giftigkeit aufbauen können, können wir anfangen, Auslegungsregeln zu entwickeln, damit nanoparticles garantieren, dass wir das interessante elektronische nutzen und optische Eigenschaften, die diese nanoparticles zur Verfügung stellen, bei der Minderung der möglichen Gefahren dieser Materialien1. Ist die Tatsache erregend, dass dieser Anflug an praktisch irgendeiner Klasse Nanomaterials angewendet werden kann, und wir sind in der Lage gewesen, andere Baumuster Metall-nanoparticles, Metalloxid nanoparticles sowie Fullerenes zu studieren.

Ein proaktives Annehmend, ist interdisziplinärer und kooperativer Anflug für die Verwirklichung des Versprechens der Nanotechnologie bei der Minderung der möglichen Gesundheit und der Umweltrisiken kritisch. Während Nanomaterials neigen, in hohem Grade komplex zu sein, melodische Eigenschaften der Angebote dieser Komplexität erstaunlich. Indem wir innovative Anflüge an nanoscale Kennzeichnung nutzen und dieses mit Giftigkeitsdaten aufeinander beziehen, können wir starke Zellenaktivitäts-Verhältnisse entwickeln und Nanomaterials konstruieren Regeln. Mit diesen Regeln können wir das, Versprechen von Nanomaterials auf eine verantwortliche Form während einer nanoenabled Zukunft vorzuspannen anfangen.


Bezüge

1. Hutchison, J.E. (2008) Grüneres Nanoscience: Ein Proaktiver Ansatz zu Voranbringenden Anwendungen und zu Verringerungs-Auswirkungen der Nanotechnologie, ACS Nano-2, 395-402.
2. Sweeney, S.F., Woehrle, G.H. und Hutchison, (2006) Schnelle Reinigung J.E. und Größen-Trennung des Goldes Nanoparticles über Diafiltration, Zapfen der Amerikanische Chemikalien-Gesellschaft 128, 3190-3197.
3. Richman, E.K. und Hutchison, J.E. (2009) der Nanomaterial-Kennzeichnungs-Engpass, ACS Nano-3, 2441-2446.
4. Harper, S., Usenko, C., Hutchison, J.E., Maddux, B.L.S. und Tanguay, biodistribution und Giftigkeit R.L. (2008) In vivo hängt von der Nanomaterialzusammensetzung, von der Größe, vom Oberflächen-functionalisation und vom Weg der Berührung, Zapfen von Experimentellem Nanoscience 3, 195 - 206 ab.

Copyright AZoNano.com, Dr. Bettye L.S. Maddux (die Sichereren Nanomaterials und die Nanomanufacturing-Initiative (SNNI))

Date Added: Dec 20, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:13

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