나노 구조화 된 탄소 물질“Fullerenes”의 발견은 나노 연구의 세계에서 그래 핀과 같은 널리 받아 들여진 나노 카본 재료의 새로운 대체물로 등장했다. Kroto et al. 1985 년에 센서, 태양 광, 촉매, 전자 제품 등과 같은 다양한 응용 분야에서 주요 공간을 차지할 수있는 기회를 제공했습니다. 흑연의 레이저 기화가 60 개의 탄소 클러스터를 형성 할 때, 이들은 "Buckminster Fullerene"또는 간단히 "Bucky Ball"이라고 불립니다.
.C60 Fullerene의 독창성은 분자 조직에 의존하며, 이는 12 개의 펜타곤과 20 개의 육각형 고리 구조를 가진 잘린 icosahedron입니다 (1). Fullerenes에서 대칭 적으로 배열 된 탄소 원자의 결과로서 극도의 안정성은 약물 전달 제, 생체 이미징 프로브, 조직 엔지니어링 스캐 폴드 등의 생의학 적용에 적합하게 만듭니다. Buckminster Fullerene 또는 C60 Fullerenes는 Fullerene 패밀리 중에서 가장 풍부하고 널리 사용됩니다. Fullerene 그룹은 유사한 구조를 가지고 있지만 다른 수의 탄소 원자를 갖는다. Fullerene이 생의학 적용에서 주목을받는 주요 영역은 생물학적 시스템에서 나타나는 항산화 잠재제입니다.
미토콘드리아 호흡의 일부로서 산화 환원 반응은 자유 라디칼이 세포 내부에서 광범위하게 생성되고 전파되는 주요 반응을 구성한다. 이 고도로 반응성이 높은 산소 종을 제거하는 분자는 세포의 생존율을 향상시킬 수 있습니다. 구체적으로 배열 된 탄소 원자를 갖는 풀러렌은 미토콘드리아 구획 내부에서 전파되는 전자 수송 체인 반응을 풀기에 충분하다. 특징적인 60 탄소 배열은 또한 미생물의 보호 지질 이중층 및 막 구조의 파괴를 통해 항균제를 Fullerenes에 전념한다. 마찬가지로, Fullerene의 Bucky Ball 구조 내부의 금속 이온의 도핑은 조영제로 사용됩니다. 생체 이미징에서, DNA 결합 능력을 갖는 풀 메르 렌-컨쥬 게이트의 광선 방사선은 종종 항암제 (2)로 사용된다 (도 1).
이러한 장점을 고려하면 생물학적 시스템에서의 적용 가능성을 제한하는 소수성 특성과 같이 Fullerene C60의 주요 단점을 지적하는 것이 중요합니다. 연구자들은 표면에 다양한 친수성 모이어 티와 함께 풀러렌의 기능화를 통해이 문제를 극복합니다 (3). 결과적으로, 수용성 풀러 렌스는 골다공증의 핵심 제로, 암 치료에서 표적화 된 약물/유전자 전달 제로서 설립되었다.
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나노 기술 연구의 발전으로 인해 엄청난 생체 의학 응용이있는 재료의 개발이 이루어졌습니다. 그러나 이러한 재료를 의약품으로 사용하려면 생물 및 환경에 대한 독성에 대한 철저한 조사가 필요합니다. 많은 연구가 살아있는 시스템에서 나노 입자의 일반적인 독성을보고했지만, 물리 화학적 특성의 메커니즘과 역할에 대한 논쟁은 여전히 존재한다. 나노 크기의 재료의 대부분이 살아있는 시스템에 독성을 유발하는 방식은 혈장 막과의 직접적인 상호 작용과 막 보호 단위의 관련 파괴를 통한 것입니다.
다른 개념에서, 입자가 세포 내 이입 메커니즘을 통해 세포로 내재화되는 경우, 이들은 세포질로 분포되어 세포 소기관과의 상호 작용이 될 것이다. 미세 조정 된 나노 입자 중 일부는 핵 외피를 가로 질러 유전 물질에 손상을 유발할 수 있습니다 (4). 따라서 합성 된 재료의 독성 학적 평가에주의를 기울이고 의료 응용에 사용하기 전에 안전을 증명해야합니다. 본 연구는 Dextran 기능화 된 Fullerene C60 (DEX-F60)과 중국 햄스터 난소 세포주 (Cho)와의 상호 작용을 다룬다.
.이 연구는 친수성 중합체 :Dextran 및 TEM 이미징 및 FTIR 분석을 사용한 변형 된 물질의 특성을 사용한 Fullerene C60의 기능화로 시작됩니다. 그 후, CHO 세포를 사용한 DEX-F60의 상세한 독성 프로파일 링을 수행 하였다. 미토콘드리아 환원 전위 및 리소좀 내재화 측면에서 세포 생존력은 CHO 세포와의 DEX-F60 노출 24 시간 후에 평가되었다. 일반적으로, 나노 컴퓨터는 미토콘드리아 막 전위를 산만하게하고 자유 라디칼의 진화를 가속화함에 따라 세포에서 산화 스트레스를 생성한다. 본 연구는 DEX-F60 상호 작용 후 세포 세포질에서 자유 라디칼의 생성이 증가한 것으로보고되었다. 자유 라디칼 생성은 CHO 세포에 노출 된 DEX-F60 입자의 농도에 의존하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 세포 골격 완전성 및 소기관 기능은이 연구에 사용 된 특정 농도에서 DEX-F60의 영향을받지 않았다. DAPI 염색 및 DNA 사다리 분석을 사용하여 핵 대응 물에 심각한 영향을 미치는 DEX-F60의 잠재력도 조사되었다. 유세포 분석법은 또한 DEX-F60 상호 작용 후 시스템에 존재하는 살아있는/죽은 세포의 수를 확인하기 위해 수행되었다. DEX-F60의 존재 하에서 발견 된 핵 붕해 및 아 pop 토 시스 세포 사멸은 없었다. 연구의 주요 관찰은 그림 2에 나와 있습니다.
전체 연구는 덱스 트란 안정화 된 풀러렌 C60이 나노-의료 분야에서 확실히 빛날 수있는 생체 적합성 물질이라는 개념으로 결론을 내렸다.
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