Single-walled carbon nanotubes dispersed in aqueous media via non-covalent functionalization: Effect of dispersant on the stability, cytotoxicity, and epigenetic toxicity of nanotube suspensions

Alpatová, Alla; Shan, Wenqian; Babica, Pavel; Upham, Brad L.; Rogensues, Adam R.; Masten, Susan J.; Drown, Edward; Mohanty, Amar K.; Alocilja, Evangelyn C.; Tarabara, Volodymyr V.

doi:10.1016/j.watres.2009.09.042

Cited by 151 publications

(78 citation statements)

References 90 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…16,17 The quality of these dispersions are usually quantified by techniques such as absorption, fluorescence and Raman spectroscopies, 18 as well as techniques like transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). 19,20 However, absorption spectroscopy in the ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) range is described as the most accurate of these techniques. 21,22 Individual CNTs exhibit characteristic absorption bands in the UV-Vis-NIR region that are attributed to the van Hove singularities for unidimensional structures.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The effect of different chemical treatments on the structure and stability of aqueous dispersion of iron- and iron oxide-filled multi-walled carbon nanotubes

Moraes¹,

Matos²,

Castro³

et al. 2011

J. Braz. Chem. Soc.

View full text Add to dashboard Cite

O efeito de cinco diferentes tratamentos químicos (HNO 3 , H 2 SO 4 , H 2 O 2 , HNO 3 + H 2 SO 4 e HNO 3 + HCl) na homogeneidade, superfície, estrutura e dispersabilidade em água de nanotubos de carbono do tipo multi-paredes preenchidos com ferro ou óxido de ferro foi estudado através de difratometria de raios X (XRD), espectroscopias Raman, UV-Visível e fotoeletrônica de raios X (XPS), análise termogravimétrica (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicaram que os tratamentos são efetivos na remoção de espécies carbonáceas diferentes de nanotubos, presentes na amostra. Com exceção do tratamento com H 2 O 2 , uma boa remoção das espécies contendo metal também foi observada. Além de aumentar a homogeneidade das amostras, os tratamentos também criam grupos carboxílicos e hidroxílicos superficiais, que afetam diretamente a dispersabilidade destas espécies em água. Dispersões estáveis de 2,24 × 10 -1 g L -1 de nanotubos em água foram obtidas após o tratamento com mistura de ácido sulfúrico e ácido nítrico.The effect of five different chemical treatments (HNO 3 , H 2 SO 4 , H 2 O 2 , HNO 3 + H 2 SO 4 and HNO 3 + HCl) on the homogeneity, surface chemistry, structure and dispersibility in water of ironand iron oxide-filled multi-walled carbon nanotube samples was evaluated by X-ray diffractometry (XRD), Raman, UV-Visible and X-ray photoelectron (XPS) spectroscopies, thermogravimetric analysis (TG) and scanning electron microscopy (SEM). The results indicate that the chemical treatments are generally effective in removing non-nanotube carbonaceous species present in the sample. With the exception of the H 2 O 2 treatment, the chemical treatments also offer good removal of free iron-species. Besides the increase in the sample homogeneity, the chemical treatments promoted an increase in the carboxyl and hydroxyl groups at the carbon nanotube surface, what directly affects the dispersibility of these carbon nanotubes in water. Dispersions of 2.24 × 10 -1 g L -1were obtained for the treated samples with a mixture of nitric and sulfuric acid. Keywords: carbon nanotubes, chemical treatment, CVD, nanostructures, nanomaterials IntroductionCarbon nanotubes (CNTs) have received much attention in the last years due to their extraordinary chemical and physical properties, arising from the combination of their typical morphology, structure and size.1 Many different processes have been described for the synthesis of CNTs. Among them, one of the most versatile is the catalytic chemical vapor deposition (CVD), which is based on the decomposition of a carbon source (usually a hydrocarbon) over metal nanocatalysts.2 Usually, the resulting samples are a mixture of CNTs and some impurities, such as other carbonaceous materials (graphite, amorphous carbon, fullerenes, carbon nano-structures, etc.) and the catalyst metal particles.3 These impurities are undesirable for a variety of applications, and different physical and/or chemical treatments are usually performed to remove them. 4 However, it should be noted th...

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The effect of different chemical treatments on the structure and stability of aqueous dispersion of iron- and iron oxide-filled multi-walled carbon nanotubes

Moraes¹,

Matos²,

Castro³

et al. 2011

J. Braz. Chem. Soc.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Many examples can be found of functionalized SWCNTs, such as grafting of p-methoxyphenyl [82], functionalization with adenosine monophosphate [83], covalent addition of 4-benzo-9-crown-3 ether diazonium salt [84], and many more. Noncovalent modifications are also applied [85], although these are very specific for given applications such as dispersing SWCNTs in a water matrix [86]. The use of electron-donor and -acceptor molecules is outlined by Ghosh et al [87].…”

Section: Categories Of Carbon Nanotubesmentioning

confidence: 99%

The Separation Power of Nanotubes in Membranes: A Review

Bruggen

2012

ISRN Nanotechnology

View full text Add to dashboard Cite

Research on mixed matrix membranes in which nanoparticles are used to enhance the membrane's performance in terms of flux, separation, and fouling resistance has boomed in the last years. This review probes on the specific features and benefits of one specific type of nanoparticles with a well-defined cylindrical structure, known as nanotubes. Nanotube structures for potential use in membranes are reviewed. These comprise mainly single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) and multiwall carbon nanotubes (MWCNTs), but also other structures and materials, which are less studied for membrane applications, can be used. Important issues related to polymer-nanotube interactions such as dispersion and alignment are outlined, and a categorization is made of the resultant membranes. Applications are reviewed in four different areas, that is, gas separation, water filtration, drug delivery, and fuel cells.

show abstract

“…Relativamente poucos trabalhos investigaram os efeitos de NTCs utilizando-se tais técnicas e novamente é possível notar a existência de resultados conflitantes. 86,[90][91][92][93][94][95][96][97] A avaliação da genotoxicidade de NTCs é assim um desafio interdisciplinar e bastante complexo, 98 …”

Section: Genotoxicidade De Nanotubos De Carbonounclassified

“…104 Em contrapartida, outros estudos mostraram que NTCs foram mais citotóxicos quando estabilizados com um surfactante. 91 O uso de surfactantes pode gerar um falso cenário de exposição, pois nem sempre estariam presentes nas situações de exposições fisiológicas.…”

Section: Dosimetria Na Nanotoxicologia De Nanotubos De Carbonounclassified

See 1 more Smart Citation

Citotoxicidade e genotoxicidade de nanotubos de carbon

Franchi¹,

Santos²,

Matsubara³

et al. 2012

Quím. Nova

View full text Add to dashboard Cite

Recebido em 2/5/11; aceito em 6/9/11; publicado na web em 8/11/11 CYTOTOXICITY AND GENOTOXICITY OF CARBON NANOTUBES. There are many controversies regarding the cyto-and genotoxicity of carbon nanotubes (CNTs). In this work, we discuss that many of the incongruous arguments are probably associated with the poor physical-chemical characterization of the CNT samples used in many publications. This manuscript presents examples of carbon nanostructures observed under high resolution electron microscopy that can be found in typical CNT samples, and shows which roles in cyto-and genotoxicity need to be better investigated. Issues concerning chemical treatment are addressed and examples of misunderstandings that can occur during the studies of cyto-and genotoxicity of CNT samples are given.Keywords: cell viability; DNA damage; carbon nanotube samples. INTRODUÇÃOA ideia de nanotecnologia como uma ciência de manipulação molecular ou de escala nanométrica sempre foi um fascínio para muitos pesquisadores. Feynman em 1959 e Drexler em 1986 já chamavam a atenção da comunidade científica com relação à nanotecnologia. 1,2 Com os avanços da microscopia e de outras técnicas, a nanotecnologia se tornou nos últimos 10 anos uma das áreas mais importantes da ciência e da inovação tecnológica com projeções comerciais estimadas para 2015 em um trilhão de dólares. 3,4 Nesse contexto a Nanotoxicologia desempenha um papel importante, pois investiga os efeitos dos nanodispositivos e nanoestruturas em sistemas biológicos. 5 A avaliação toxicológica de partículas e fibras em escala nanométrica 6 contribui para uma série de questões ligadas à utilização de nanomateriais em produtos comerciais. Sendo assim, o entendimento dos mecanismos de cito-e genotoxicidade de um dado nanomaterial é fundamental para a definição de seu impacto ambiental e de estratégias de proteção aos trabalhadores e consumidores. 7 O presente artigo apresenta uma revisão de estudos realizados sobre a eventual indução de danos às células e ao DNA (citotoxicidade e genotoxicidade, respectivamente) por nanotubos de carbono (NTCs), conduzidos em experimentos in vitro. Na literatura existente é possível detectar várias controvérsias e questões que ainda precisam ser esclarecidas já que algumas dessas nanoestruturas se apresentam biocompatíveis. Recentes estudos demonstraram, por exemplo, que a enzima mieloperoxidase presente em neutrófilos humanos é capaz de degradar nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) e que os produtos da biodegradação dos NTCs não induziram inflamação quando expostos aos pulmões de camundongo. [8][9][10][11][12] Embora haja um conflito sobre o mérito do descobrimento dos NTCs, 13 o fato é que esses são um dos nanomateriais mais fascinantes e estudados nas últimas duas décadas. Um NTCPS pode ser descrito basicamente como uma folha de grafeno enrolada e fechada em cada extremidade por metade de um fulereno. Quando várias folhas de grafeno constituem a parede do tubo os mesmos são classificados como NTCs de parede múltiplas (NTCPM). 14 Os NTCs aprese...

show abstract

Single-walled carbon nanotubes dispersed in aqueous media via non-covalent functionalization: Effect of dispersant on the stability, cytotoxicity, and epigenetic toxicity of nanotube suspensions

Cited by 151 publications

References 90 publications

The effect of different chemical treatments on the structure and stability of aqueous dispersion of iron- and iron oxide-filled multi-walled carbon nanotubes

The effect of different chemical treatments on the structure and stability of aqueous dispersion of iron- and iron oxide-filled multi-walled carbon nanotubes

The Separation Power of Nanotubes in Membranes: A Review

Citotoxicidade e genotoxicidade de nanotubos de carbon

Contact Info

Product

Resources

About