O Abordagem Pró-activa de SNNI aos Nanomaterials Mais Saudáveis e Mais Seguros

Scott F. Sweeneya, Professor James E. Hutchisona,b, Professor Robert Tanguaya,c e Nanomaterials do Dr. Bettye L.S.a,b
a
Maddux Seguro e Iniciativa de Nanomanufacturing no Oregon Nanoscience e no Instituto das Microtecnologia

bDepartamento de Química, Instituto da Ciência de Materiais, Universidade de Oregon
cToxicologia Ambiental e Molecular, Universidade Estadual de Oregon
Autor Correspondente: bmaddux@uoregon.edu

Nos próximos cinco anos, o mercado para produtos nanoenabled é esperado cobrir dólares de um trilhão. Os Nanomaterials podem permitir que nós aproveitem e armazenem a energia com eficiência aumentada, diagnostiquem e tratem doenças e forneçam-nos as respostas a muitos dos desafios que importantes nós enfrentamos como uma sociedade global. Contudo, apesar de muitas promessas em cima de que o nanoscience pode entregar, nossa compreensão destes materiais e os meios controlar suas estruturas/propriedades permanecem ténues1.

Nossa capacidade para sintetizar (tamanho, forma, composição) nanomaterials bem definidos, para costurar apropriadamente sua química de superfície e para remover as impurezas2 continua a ser uma edição. A caracterização Completa destes materiais permanece por mais desafiantes que as ferramentas que nós precisamos não estejam frequentemente disponíveis3. A Falta do acesso aos materiais bem definidos confundiu nossa capacidade para avaliar exactamente suas propriedades, assim a pergunta elevara: São aquelas propriedades eletrônicas interessantes o resultado do confinamento do quantum ou porque nós não refinamos nossos materiais? Além, apesar do número crescente de publicações na toxicidade de vários nanomaterials, sem dados da caracterização, é difícil correlacionar os impactos, a toxicidade e a segurança da saúde dos nanomaterials com as propriedades físicas subjacentes dos materiais.

Dado estes desafios significativos, uma área de pesquisa crítica é a revelação das aproximações nanomanufacturing eficientes que aumentam a segurança e a utilidade dos nanomaterials. Fundir os princípios de química verde com o nanoscience é uma aproximação chave que encontre estes desafios e permita a revelação responsável de nanotecnologia sustentáveis.

Os Nanomaterials e a Iniciativa Mais Seguros de Nanomanufacturing (SNNI), fundada em 2005, cresceram fora de uma fusão da química e do nanoscience verdes uma década há com o objectivo de desenvolver uns processos nanomanufacturing mais eficientes que conduzissem a uns nanomaterials mais verdes e mais seguros. SNNI representa uma parceria entre o Oregon Nanoscience e as Microtecnologia Instituem (ONAMI) e o Laboratório de Investigação da Força aérea, e reunem sobre 30 pesquisadores superiores (químicos, biólogos, cientistas dos materiais, físicos e coordenadores) para assegurar-se de que o nanoscience se amadureça em uma forma sustentável, responsável.

Os pesquisadores de SNNI têm o acesso a uma disposição vasta de facilidades e de laboratórios do compartilhar-usuário através de ONAMI na Universidade Estadual de Oregon, na Universidade de Oregon, na Universidade Estadual de Portland e no Laboratório Nacional Noroeste Pacífico. Estas facilidades proporcionam os serviços avançados da medida e da fabricação que reservam pesquisadores industriais e académicos de SNNI encontrar os objetivos das iniciativas.

Um número de aproximações abertas caminho dentro de SNNI estão começando a oferecer-nos uma compreensão maior das implicações da saúde e da segurança dos nanomaterials. Um exemplo é uma colaboração interdisciplinar entre químicos na Universidade de Oregon e biólogos na Universidade Estadual de Oregon que reune a síntese do nanoparticle da precisão com investigação detalhada de seus impactos biológicos.

Os Pesquisadores no grupo de Hutchison na Universidade de Oregon desenvolveram umas aproximações mais verdes para a síntese de bibliotecas diversas de nanoparticles bem-caracterizados, functionalized. Adotando os princípios de química verde, puderam aumentar significativamente rendimentos, afirmam o pleno controlo sobre o diâmetro de núcleo dos nanoparticles e, usando métodos da troca da ligante, costuram o functionalization de superfície. O mais adicional do grupo de Hutchison mostrado que a pureza dos nanoparticles pode ser ajustada usando o diafiltration2. Com a combinação destes aproxima-se, os efeitos do diâmetro de núcleo, química de superfície e a pureza nas propriedades toxicological de nanoparticles do ouro pode ser estudada em uma forma detalhada.

Os pesquisadores de SNNI na Universidade Estadual de Oregon desenvolveram uma produção rápida, in vivo sistema para traçar os efeitos dos nanomaterials na revelação vertebrada usando zebrafish embrionários. Os zebrafish Embrionários são uma plataforma ideal devido a sua revelação rápida, acesso aos grandes tamanhos da amostra e devido a sua homologia molecular, celular e fisiológico com animais vertebrados mais altos.

Esta plataforma exquisitely sensível permite a avaliação de interacções do nanomaterial e de respostas resultantes a níveis comportáveis, morfológicos, celulares e genéticos. Usando este sistema, nós encontramos que o tamanho de núcleo, o functionalization de superfície e a pureza influenciaram as respostas biológicas dos nanoparticles4. Os nanoparticles de Functionalized com grupos principais cobrados produziram umas respostas mais adversas do que aqueles com ligantes neutras. Além do que o tamanho e a química da superfície, igualmente encontrou-se que os níveis de impureza aumentados impactaram respostas biológicas.

Quando estes dados forem interessantes no seus próprios, as capacidades que fornecem são ainda mais. Porque nós podemos estabelecer estes relacionamentos complexos entre o tamanho, a química e a toxicidade, nós podemos começar a desenvolver regras do projecto para que os nanoparticles assegurem-se de que nós nos aproveitemos do eletrônico interessante e propriedades que ópticas estes nanoparticles fornecem, ao minimizar os riscos potenciais destes materiais1. De excitação é o facto de que esta aproximação pode ser aplicada a virtualmente qualquer classe de nanomaterials, e nós pudemos estudar outros tipos de nanoparticles do metal, de nanoparticles do óxido de metal assim como de fullerenes.

Adotando um dinâmico, a aproximação interdisciplinar e colaboradora será crítica para realizar a promessa da nanotecnologia ao minimizar a saúde potencial e riscos ambientais. Quando os nanomaterials tenderem a ser altamente complexos, propriedades surpreendente ajustáveis das ofertas desta complexidade. Aproveitando-se de aproximações inovativas à caracterização do nanoscale e correlacionando isto com os dados da toxicidade, nós podemos desenvolver relacionamentos poderosos da actividade da estrutura e os nanomaterials projectam regras. Com estas regras, nós podemos começar a aproveitar a promessa dos nanomaterials em uma forma responsável por um futuro nanoenabled.


Referências

1. Hutchison, J.E. (2008) Nanoscience Mais Verdes: Um Abordagem Pró-activa às Aplicações e às Implicações de Avanço da Diminuição da Nanotecnologia, ACS 2 Nano, 395-402.
2. Sweeney, S.F., Woehrle, G.H., e Hutchison, Purificação do J.E. (2006) e Separações de Tamanho Rápidas de Ouro Nanoparticles através do Diafiltration, Jornal da Sociedade de Produto Químico Americano 128, 3190-3197.
3. Richman, E.K., e Hutchison, J.E. (2009) O Gargalo da Caracterização do Nanomaterial, ACS 3 Nano, 2441-2446.
4. O Harpista, o S., Usenko, o C., Hutchison, o J.E., Maddux, o B.L.S., e Tanguay, o biodistribution e a toxicidade do R.L. (2008) In vivo dependem da composição do nanomaterial, do tamanho, do functionalisation de superfície e da rota da exposição, Jornal de Nanoscience Experimental 3, 195 - 206.

Copyright AZoNano.com, Dr. Bettye L.S. Maddux (Os Nanomaterials e a Iniciativa Mais Seguros de Nanomanufacturing (SNNI))

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

Last Update: 13. June 2013 23:36

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit