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L'Élan Proactif de SNNI à des Nanomaterials plus Sains et Plus Sûrs

Scott F. Sweeneya, Professeur James E. Hutchisona,b, Professeur Robert Tanguaya,c et Nanomaterials de M. Bettye L.S.a,b
a
Maddux Safer et Initiative de Nanomanufacturing à l'Orégon Nanoscience et à l'Institut de Microtechnologies

bDépartement de Chimie, Institut de Science Des Matériaux, Université de l'Orégon
cToxicologie Environnementale et Moléculaire, Université de l'État d'Orégon
Auteur Correspondant : bmaddux@uoregon.edu

Dans les cinq prochaines années, on s'attend à ce que le marché pour les produits nanoenabled complète trillion de dollars. Les Nanomaterials peuvent nous permettre d'armer et enregistrer l'énergie avec la performance accrue, de diagnostiquer et traiter des maladies et de nous fournir des réponses à plusieurs des défis importants que nous relevons en tant que société globale. Cependant, en dépit des nombreuses promesses sur lesquelles le nanoscience peut livrer, notre compréhension de ces matériaux et les moyens de régler leurs structures/propriétés demeurent fragiles1.

Notre capacité de synthétiser (taille, forme, composition) les nanomaterials bien définis, de régler leur chimie extérieure convenablement et de retirer des impuretés2 continue à être une délivrance. La Pleine caractérisation de ces matériaux demeure tout provocants que les outils que nous avons besoin ne sont souvent pas disponibles3. Le Manque d'accès aux matériaux bien définis a confondu notre capacité d'évaluer exactement leurs propriétés, ainsi la question se pose : Ces propriétés électroniques intéressantes Sont-elles le résultat du confinement de tranche de temps ou parce que nous n'avons pas épuré nos matériaux ? De plus, en dépit du nombre de plus en plus important des publications sur la toxicité des nanomaterials variés, sans données de caractérisation, il est difficile de marquer les incidences, la toxicité et la sécurité de santé des nanomaterials avec les propriétés physiques fondamentales des matériaux.

Donné ces défis importants, un domaine de recherche critique est le développement des élans nanomanufacturing efficaces qui augmentent la sécurité et l'utilité des nanomaterials. Le Fusionnement des principes de la chimie verte avec le nanoscience est un élan principal qui relève ces défis et permet le développement responsable des nanotechnologies viables.

Les Nanomaterials et l'Initiative Plus Sûrs de Nanomanufacturing (SNNI), fondée en 2005, se sont développés hors d'une fusion de chimie et de nanoscience verts il y a une décennie dans le but de développer des procédés nanomanufacturing plus efficaces qui mènent à des nanomaterials plus verts et plus sûrs. SNNI représente un partenariat entre l'Orégon Nanoscience et les Microtechnologies Instituent (ONAMI) et le Laboratoire de Recherche de l'Armée de l'Air, et rassemblent plus de 30 premiers chercheurs (pharmaciens, biologistes, scientifiques de matériaux, physiciens et ingénieurs) pour s'assurer que le nanoscience mûrit d'une mode viable et responsable.

Les chercheurs de SNNI ont accès à un tableau immense d'installations et de laboratoires de partager-utilisateur en travers d'ONAMI à l'Université de l'État d'Orégon, à l'Université de l'Orégon, à l'Université De L'Etat De Portland et au Laboratoire National Du Nord-ouest Pacifique. Ces installations fournissent les services avancés de mesure et de fabrication qui laissent les chercheurs industriels et scolaires de SNNI atteindre les objectifs d'initiatives.

Un certain nombre d'élans frayés dans SNNI commencent à nous offrir une compréhension plus grande des implications de santé et sécurité des nanomaterials. Un exemple est une collaboration interdisciplinaire entre les pharmaciens à l'Université de l'Orégon et les biologistes à l'Université de l'État d'Orégon qui rassemble la synthèse de nanoparticle de précision avec l'enquête détaillée sur leurs incidences biologiques.

Les Chercheurs dans le groupe de Hutchison à l'Université de l'Orégon ont développé des élans plus verts pour la synthèse de diverses bibliothèques des nanoparticles bien-caractérisés et functionalized. En adoptant les principes de la chimie verte, ils ont pu augmenter de manière significative des rendements, affirment le plein contrôle au-dessus du diamètre de noyau des nanoparticles et, suivre des méthodes d'échange de ligand, règlent le functionalization extérieur. Encore de groupe de Hutchison prouvé que la pureté des nanoparticles peut être ajustée utilisant la diafiltration2. Par la combinaison de ces derniers s'approche, les effets du diamètre de noyau, chimie extérieure et la pureté sur les propriétés toxicologiques des nanoparticles d'or peut être étudiée d'une mode complète.

Les chercheurs de SNNI à l'Université de l'État d'Orégon ont développé un débit rapide, in vivo système pour tracer les effets des nanomaterials sur le développement vertébré utilisant des zebrafish embryonnaires. Les zebrafish Embryonnaires sont une plate-forme idéale due à leur développement rapide, accès à de grandes tailles de l'échantillon et à cause de leur homologie moléculaire, cellulaire et physiologique avec des vertébrés plus élevés.

Cette plate-forme extraordinairement sensible tient compte du bilan des interactions de nanomaterial et des réactions donnantes droit aux niveaux comportementaux, morphologiques, cellulaires et génétiques. Utilisant ce système, nous avons constaté que la capacité de mémoire, le functionalization extérieur et la pureté ont influencé les réactions biologiques des nanoparticles4. Les nanoparticles de Functionalized avec les groupes principaux chargés ont produit des réactions plus défavorables que ceux avec les ligands neutres. En plus de la taille et de la chimie de surface, on l'a également constaté que les niveaux d'impureté accrus ont influencé des réactions biologiques.

Tandis Que ces données sont intéressantes sur leurs propres moyens, les capacités qu'elles fournissent sont encore plus. Puisque nous pouvons déterminer ces relations complexes entre la taille, la chimie et la toxicité, nous pouvons commencer à développer des règles de design pour que les nanoparticles s'assurent que nous tirons profit de l'électronique intéressant et les propriétés optiques que ces nanoparticles fournissent, tout en réduisant à un minimum les risques potentiels de ces matériaux1. Plus excitant est le fait que cet élan peut être appliqué à pratiquement n'importe quelle classe des nanomaterials, et nous avons pu étudier d'autres types des nanoparticles en métal, des nanoparticles d'oxyde de métal ainsi que de fullerenes.

Adoptant un proactif, l'élan interdisciplinaire et de collaboration sera critique pour réaliser la promesse de la nanotechnologie tout en réduisant à un minimum la santé potentielle et les risques environnementaux. Tandis Que les nanomaterials tendent à être hautement complexes, les propriétés étonnamment réglables d'offres de cette complexité. En tirant profit des approches novatrices à la caractérisation de nanoscale et en marquant ceci avec des données de toxicité, nous pouvons développer des relations puissantes d'activité de structure et les nanomaterials conçoivent des règles. Avec ces règles, nous pouvons commencer à armer la promesse des nanomaterials d'une mode responsable pendant un contrat à terme nanoenabled.


Références

1. Hutchison, J.E. (2008) Nanoscience Plus Verts : Un Élan Proactif aux Applications et aux Implications de Avancement de Réduction de la Nanotechnologie, Nano 2, 395-402 d'ACS.
2. Sweeney, S.F., Woehrle, G.H., et Hutchison, Purifications de J.E. (2006) et Séparations de Taille Rapides d'Or Nanoparticles par l'intermédiaire de la Diafiltration, Tourillon de la Société Chimique Américaine 128, 3190-3197.
3. Richman, E.K., et Hutchison, J.E. (2009) Le Goulot D'Étranglement de Caractérisation de Nanomaterial, Nano 3, 2441-2446 d'ACS.
4. Le Harpiste, le S., l'Usenko, le C., le Hutchison, le J.E., le Maddux, le B.L.S., et le Tanguay, le biodistribution et la toxicité de R.L. (2008) In vivo dépend du functionalisation de composition, de taille, extérieur en nanomaterial et de l'artère de l'exposition, Tourillon de Nanoscience 3 Expérimental, 195 - 206.

Droit d'auteur AZoNano.com, M. Bettye L.S. Maddux (Les Nanomaterials et l'Initiative Plus Sûrs de Nanomanufacturing (SNNI))

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

Last Update: 13. June 2013 23:10

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