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El Enfoque Proactivo de SNNI a Nanomaterials Más Sanos y Más Seguros

Scott F. Sweeneya, Profesor James E. Hutchisona,b, Profesor Roberto Tanguaya,c y Nanomaterials del Dr. Bettye L.S.a,b
a
Maddux Safer e Iniciativa de Nanomanufacturing en el Oregon Nanoscience y el Instituto de las Microtecnologías

bDepartamento de la Química, Instituto de la Ciencia Material, Universidad de Oregon
cLa Toxicología Ambiental y Molecular, Universidad de Estado de Oregon
Autor Correspondiente: bmaddux@uoregon.edu

En los cinco años próximos, se prevee que el mercado para los productos nanoenabled remate trillón dólares. Los Nanomaterials pueden permitir que aprovechemos y que salvemos energía con eficiencia creciente, que diagnostiquemos y que tratemos enfermedades y que proveamos de nosotros respuestas a muchos de los retos importantes que hacemos frente como sociedad global. Con Todo, a pesar de las muchas promesas sobre las cuales el nanoscience puede entregar, nuestra comprensión de estos materiales y los medios de controlar sus estructuras/propiedades siguen siendo tenues1.

Nuestra capacidad de sintetizar (talla, dimensión de una variable, composición) los nanomaterials bien definidos, de adaptar su química superficial apropiadamente y de quitar impurezas2 continúa ser una edición. La caracterización Completa de estos materiales sigue siendo tan desafiadoras que las herramientas que necesitamos no son a menudo disponibles3. La Falta de acceso a los materiales bien definidos ha confundido nuestra capacidad de evaluar exactamente sus propiedades, así la pregunta se presenta: ¿Son esas propiedades electrónicas interesantes el resultado del arresto del quantum o porque no purificamos nuestros materiales? Además, a pesar del número creciente de publicaciones en la toxicidad de diversos nanomaterials, sin datos de la caracterización, es difícil correlacionar los impactos, la toxicidad y el seguro de la salud de nanomaterials con las propiedades físicas subyacentes de los materiales.

Dado éstos retos importantes, un campo de investigación crítico es el revelado de las aproximaciones nanomanufacturing eficientes que aumentan el seguro y la utilidad de nanomaterials. La Combinación de los principios de la química verde con nanoscience es una aproximación dominante que hace frente a estos retos y permite el revelado responsable de nanotecnologías sostenibles.

Los Nanomaterials y la Iniciativa Más Seguros de Nanomanufacturing (SNNI), fundada en 2005, crecieron fuera de una fusión de la química y del nanoscience verdes hace una década con el objetivo de desarrollar procesos nanomanufacturing más eficientes que llevan a nanomaterials más verdes y más seguros. SNNI representa una sociedad entre el Oregon Nanoscience y las Microtecnologías Instituyen (ONAMI) y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza aérea, y reúnen sobre 30 investigadores superiores (químicos, biólogos, científicos de los materiales, físicos y representantes técnicos) para asegurarse de que el nanoscience se madura en una moda sostenible, responsable.

Los investigadores de SNNI tienen acceso a un arsenal extenso de recursos y de laboratorios del compartir-utilizador a través de ONAMI en la Universidad de Estado de Oregon, la Universidad de Oregon, la Universidad de Estado de Portland y el Laboratorio Nacional Del Noroeste Pacífico. Estos recursos proporcionan los servicios avanzados de la medición y de la fabricación que permiten los investigadores industriales y académicos de SNNI resolver las metas de las iniciativas.

Varias aproximaciones promovidas dentro de SNNI están comenzando a ofrecernos una mayor comprensión de las implicaciones de salud y del seguro de nanomaterials. Un ejemplo es una colaboración interdisciplinaria entre los químicos en la Universidad de Oregon y los biólogos en la Universidad de Estado de Oregon que reúne síntesis del nanoparticle de la precisión con la investigación detallada de sus impactos biológicos.

Los Investigadores en el grupo de Hutchison en la Universidad de Oregon han desarrollado aproximaciones más verdes para la síntesis de las bibliotecas diversas de nanoparticles bien-caracterizados, functionalized. Adoptando los principios de la química verde, han podido aumentar importante rendimientos, afirman el pleno control sobre el diámetro de base de los nanoparticles y, usando métodos del intercambio del ligand, adaptan el functionalization superficial. El más futuro del grupo de Hutchison mostrado que la pureza de nanoparticles se puede sintonizar usando la diafiltración2. Con la combinación de éstos se acerca, los efectos del diámetro de base, química superficial y la pureza en las propiedades toxicológicas de los nanoparticles del oro se puede estudiar en una moda completa.

Los investigadores de SNNI en la Universidad de Estado de Oregon han desarrollado una producción rápida, in vivo sistema para delinear los efectos de nanomaterials sobre el revelado vertebrado usando zebrafish embrionarios. Los zebrafish Embrionarios son una plataforma ideal debido a su revelado rápido, acceso a los tamaños de muestra grandes y debido a su homología molecular, celular y fisiológica con vertebrados más altos.

Esta plataforma exquisitamente sensible permite la evaluación de las acciones recíprocas del nanomaterial y de las reacciones resultantes en los niveles del comportamiento, morfológicos, celulares y genéticos. Usando este sistema, encontramos que la talla de base, el functionalization superficial y la pureza influenciaron las reacciones biológicas de nanoparticles4. Los nanoparticles de Functionalized con los grupos principales cargados produjeron reacciones más adversas que ésos con ligands neutrales. Además de talla y de química de la superficie, también fue encontrado que los niveles de impureza crecientes afectaron reacciones biológicas.

Mientras Que estos datos son interesantes en sus los propio, las capacidades que proporcionan están aún más. Porque podemos establecer estos lazos complejos entre la talla, la química y la toxicidad, podemos comenzar a desarrollar las reglas del diseño para que los nanoparticles se aseguren de que nos aprovechamos de electrónico interesante y las propiedades ópticas que estos nanoparticles proporcionan, mientras que disminuye los riesgos potenciales de estos materiales1. Más emocionante es el hecho de que esta aproximación se puede aplicar a virtualmente cualquier clase de nanomaterials, y hemos podido estudiar otros tipos de nanoparticles del metal, de nanoparticles del óxido de metal así como de fullerenes.

Adoptando un dinámico, la aproximación interdisciplinaria y colaborativa será crítica para realizar la promesa de la nanotecnología mientras que disminuye salud potencial y riesgos ambientales. Mientras Que los nanomaterials tienden a ser altamente complejos, las propiedades asombroso armoniosas de las ofertas de esta complejidad. Aprovechándose de aproximaciones innovadoras a la caracterización del nanoscale y correlacionando esto con datos de la toxicidad, podemos desarrollar lazos potentes de la actividad de la estructura y los nanomaterials diseñan reglas. Con estas reglas, podemos comenzar a aprovechar la promesa de nanomaterials en una moda responsable por un futuro nanoenabled.


Referencias

1. Hutchison, J.E. (2008) Nanoscience Más Verdes: Un Enfoque Proactivo a las Aplicaciones y a las Implicaciones de Avance el Reducir de la Nanotecnología, ACS 2 Nanos, 395-402.
2. Sweeney, S.F., Woehrle, G.H., y Hutchison, Purificaciones del J.E. (2006) y Separaciones de Talla Rápidas de Oro Nanoparticles vía la Diafiltración, Gorrón de la Sociedad de Substancia Química Americana 128, 3190-3197.
3. Richman, E.K., y Hutchison, J.E. (2009) El Atascamiento de la Caracterización del Nanomaterial, ACS 3 Nanos, 2441-2446.
4. Harper, el S., Usenko, la C., Hutchison, el J.E., Maddux, el B.L.S., y Tanguay, el biodistribution y la toxicidad del R.L. (2008) In vivo depende de la composición del nanomaterial, de la talla, del functionalisation superficial y de la ruta de la exposición, Gorrón de Nanoscience Experimental 3, 195 - 206.

Derechos De Autor AZoNano.com, el Dr. Bettye L.S. Maddux (Los Nanomaterials y la Iniciativa Más Seguros de Nanomanufacturing (SNNI))

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

Last Update: 13. June 2013 23:42

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