Nanorurki

węglowe

charakterystyka

i zastosowanie w

medycynie

S.B.

Plan prezentacji:

Plan prezentacji:

1)

Czym jest nanotechnologia;

2)

Nanorurki węglowe :

a)

charakterystyka,

b)

podział,

c)

właściwości fizykochemiczne;

3)

Zastosowanie nanorurek węglowych

w medycynie;

4)

Literatura

Nanotechnologia - definicje

Nanotechnologia - definicje

1) Definicja The United States' National Nanotechnology Initiative
Nanotechnologia jest to rozumienie i kontrola materii w wymiarze od 1 do 100 nanometrów,
gdzie wyjątkowe zjawiska przyrody pozwalają na nowatorskie zastosowania.

2) Definicja z Wikipedia - Wolna Encyklopedia
Nanotechnologia - to ogólna nazwa całego zestawu technik i sposobów tworzenia rozmaitych
struktur o rozmiarach nanometrycznych (od 10 do 1000 nanometrów), czyli na poziomie
pojedynczych cząsteczek.

3) Definicja Norio Taniguchi'ego ("On the Basic Concept of 'NanoTechnology'",

1974) -

Nanotechnologia jest produkcją z wykorzystaniem technologii w celu osiągnięcia bardzo
wysokiej dokładności i wyjątkowo małych wymiarów, tzn. precyzji rzędu 1 nm.

4) Definicja z ksiażki "Nanotechnology. A Gentle Introduction to the Next Big Idea"

(D.

Ratner, M. Ratner)
Nanoscience/nanonauka/ jest to studiowanie fundamentalnych właściwości molekuł i
struktur molekularncyh, które posiadają w co najmniej jednym wymiarze od 1 do 100
nanometrów. Wspomniane struktury są znane jako nanostruktury. Nanotechnologia jest
to sposób zastosowania tych nanostruktur w użytecznychmaszynach w skali nano.

GRAFIT

Jest alotropową odmianą węgla, zbudowaną z płaskich warstw atomowych,
ułożonych jedna na drugiej. Kolejne warstwy są związane między sobą
siłami Van der Waalsa.

GRAFEN

Jest pojedynczą (monoatomową )warstwą grafitu. Jest to materiał
o dużej jakości i trwały chemicznie oraz wytrzymały i sztywny. Co
więcej w postaci czystej najlepiej przewodzi prąd ze znanych do
tej pory materiałów (w temp. pokojowej).
Istnieje duża trudność w mechanizmie oddzielania grafenu od
grafitu

Nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe

Odkrycie – 1991r. Sumio Iijima podczas badań
nad syntezą fulerenów zidentyfikował
cylindryczne skupiska atomów węgla
o strukturze plastra miodu.

Nanorurki możemy sobie wyobrazić jako zwinięte
w cylinder płaszczyzny grafitu. maja średnicę 0,5-1,5nm, a
więc 10000 razy mniejsza od grubości ludzkiego włosa.

Nanorurki węglowe - podział

Nanorurki węglowe - podział



Jednościenne:

1)

Chiralne

2)

Niechiralne:

a)

Zygzakowate

b)

Fotelowe



Dwuścienne



Wielościenne

Nanorurki węglowe -

Nanorurki węglowe -

podział

podział

Nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe

– właściwości mechaniczne i kinetyczne

– właściwości mechaniczne i kinetyczne

• Sprężyste;
• Elastyczne;
• Odporne na rozerwanie;
• O wysokiej wartość modułu Younga

( 45GPa dla SNRW);

• Oporne na zginanie

(dla WNRW o dużej średnicy 14,2±0,8GPa);

• Bardzo lekkie

( ρ ≈1,33g/cm

3

, natomiast ρ Al jest równe

2,7g/cm

3

);

• W nanorurkach wielowarstwowych, wewnętrzne

warstwy mogą się ślizgać prawie bez tarcia,
tworząc idealne łożyska atomowe

Nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe

– właściwości mechaniczne

– właściwości mechaniczne

Nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe

– właściwości elektryczne

– właściwości elektryczne

Zmiana właściwości pod wpływem skręcenia dla metalicznej
nanorurki typu „armchair”.
Na rys. pokazano 3 różne stopnie skręcenia, dla których

zachodzi

zmiana właściwości od metalicznych do półprzewodnikowych.
Wielkość przerwy wzbronionej zmienia się wraz z kątem

skręcenia.

Dodatkowo zmienia się także emisja polowa nanorurki.

Mogą przewodzić prąd o 1000-krotnie
większym natężeniu niż przewody
metalowe;

Nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe

– właściwości optyczne

– właściwości optyczne

Emituja fotoluminescjencje (fluoroscenscje) w bliskiej
podczerwieni.

Nanorurki węglowe

Nanorurki węglowe

– właściwości termiczne

– właściwości termiczne

- unikalne przewodnictwo cieplne;

- nanorurki węglowe: 6000 W/mK miedź:
385W/mK

- wytrzymują wysokie temperatury.

Zastosowanie nanorurek

Zastosowanie nanorurek

w medycynie

w medycynie

1) NANOBOMBA –

Nanorurki węglowe, wprowadzone do komórek nowotworowych i

aktywowane błyskiem lasera eksplodują, niszcząc tym samym
nowotwór. Proces jest selektywny, dzięki czemu jedynie zmienione
nowotworów

komórki ulegają zniszczeniu.

NANOBOMBA

Nanobomba – układ składający się z nanorurki o ściankach
zmodyfikowanych

kwasem foliowym

Światło lasera : bliska podczerwień, długość fali λ = 1054 nm

Single-Wall Carbon Nanotube Nanobomb Agents for
Killing
Breast Cancer Cells
Balaji Panchapakesan, Shaoxin Lu,Kousik Sivakumar,Kasif Teker,
† Gregory Cesarone,and Eric Wickstrom

Zastosowanie nanorurek

Zastosowanie nanorurek

w medycynie

w medycynie

1) NANOBOMBA –

Nanorurki węglowe, wprowadzone do komórek nowotworowych i

aktywowane błyskiem lasera eksplodują, niszcząc tym samym
nowotwór. Proces jest selektywny, dzięki czemu jedynie zmienione
nowotworów

komórki ulegają zniszczeniu.

2) NANORURKI W CHEMIOTERAPII

Zastosowanie nanorurek

Zastosowanie nanorurek

w medycynie

w medycynie

1) NANOBOMBA –

Nanorurki węglowe, wprowadzone do komórek nowotworowych i

aktywowane błyskiem lasera eksplodują, niszcząc tym samym
nowotwór. Proces jest selektywny, dzięki czemu jedynie zmienione
nowotworów

komórki ulegają zniszczeniu.

2) NANORURKI W CHEMIOTERAPII

3) RADIOLOGIA NANORUREK -

Zbudowany z nanorurek skaner jest w stanie wykryć raka płuc na podstawie
prostej analizy wydychanego powietrza. Autorami tego interesującego wynalazku
są specjaliści z Izraelskiego Instytutu Technologii.

Zastosowanie nanorurek

Zastosowanie nanorurek

w medycynie

w medycynie

1) NANOBOMBA –

Nanorurki węglowe, wprowadzone do komórek nowotworowych i

aktywowane błyskiem lasera eksplodują, niszcząc tym samym
nowotwór. Proces jest selektywny, dzięki czemu jedynie zmienione
nowotworów

komórki ulegają zniszczeniu.

2) NANORURKI W CHEMIOTERAPII

3) RADIOLOGIA Z NANORUREK -

Zbudowany z nanorurek skaner jest w stanie wykryć raka płuc na podstawie
prostej analizy wydychanego powietrza. Autorami tego interesującego wynalazku
są specjaliści z Izraelskiego Instytutu Technologii.

4)NANORURKOWA FOTOLUMINESCIENCJA

- wykrycie nowotworów

- wykrycie mutacji DNA

wykrycie nowotworów

wykrycie mutacji DNA

Atomic force microscopy (AFM) image of DNA
functionalized individual SWNTs (height 1-
1.5nm) deposited on a SiO2 substrate, scale
bar = 200 nm.

↑

Literatura

• [1] wikipedia.pl

• [2] http://www.nanotechnologia.republika.pl

• [3] „Nanorurki węglowe- Czarne diamenty XXI wieku” – A.Huczko,

wydanie 1, Warszawa 2004

• [4] http://kopalniawiedzy.pl

• [5] http://www.roik.pl

• [6] http://www.laboratoria.net

• [7] „Carbon Nanotubes as Multifunctional Biological Transporters

and Near Infrared Agents For Selective Cancer Cell Destruction” -

Nadine Wong Shi Kam, Michael O’Connell, Jeffrey A. Wisdom, Hongjie Dai

• [8] „Nanotubes Poised to Help Cancer Patients” - NCI Alliance for

Nanotechnology in Cancer, Mo n t h l y F e a t u r e, January/February 2006

• [9] „Single-Wall Carbon Nanotube Nanobomb Agents for Killing

Breast Cancer Cells” - Balaji Panchapakesan, Shaoxin Lu, Kousik

Sivakumar, Kasif Teker, Gregory Cesarone,and Eric Wickstrom

Dziękuję

za uwagę

Nanorurki węglowe -

Nanorurki węglowe -

otrzymywanie

otrzymywanie

Metoda

elektrołukowa

Stworzona przez Sumio Iijima

Metoda

katalityczna

Inne

Wysokotemp.

elektroliza

Piroliza

termiczna

Piec

słoneczny

Plazma

węglowa