Applicazioni biomediche dei nanotubi di carbonio Andrea Ardenghi Corso: Materiali nanostrutturati a base di carbonio Prof.

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1 Applicazioni biomediche dei nanotubi di carbonio Andrea Ardenghi Corso: Materiali nanostrutturati a base di carbonio Prof. Mauro Riccò Università degli studi di Parma A.A. 2018/2019

2 ointroduzione otossicità dei CNTs ofunzionalizzazione biomedica oapplicazioni obibliografia

3

4 Quantità e tipo di metallo Lunghezza e tipo di nanotubo Presenza e tipo di funzionalizzazione Tendenza ad agglomerarsi Bio-durabilità

5 Produzione ROS Stress ossidativo

6 Fallimento dell interiorizzazione cellulare

7 M10 diametri 10-20nm M40 diametri 40-60nm M60 diametri nm

8 Tendenza dei CNTs a formare agglomerati

9 Stress ossidativo Rottura della membrana cellulare Genotossicità

10

11 Proteine DNA Glicole polietilenico Chitosano Tensioattivi

12 Stacking π-π Biosensori, terapie tumorali e drug delivery

13 Aumento della stabilità strutturale Trasporto biologico e biosensori

14

15 Pulizia dell acqua da metalli pesanti Biomateriale nell ingegneria tessutale Molecola di trasporto

16 Aumentano la stabilità e la disperbilità dei CNT, riducendo la citotossicità

17 Biosensori Imaging Drugs and gene delivery Ingegneria tissutale

18 Ridotta tossicità Regolare proprietà meccaniche e conduttività

19 Electronic transducers Electrochemical CNT Immunosensors Optical CNT-based

20 Amperometrico Potenziometrico Piezoelettrico

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22 Biosensori colorimetrici Biosensori a fluorescenza

23 Biocompatibilità Luminosità SW fluorescenza nel NIR Stabilità Interferenza minima dei tessuti biologici

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26 Selettività sulla specie cellulare

27 PDT PTT

28 Diretto Infarto Risposta immunitaria

29 Ossa Sistema nervoso Tessuto cardiaco

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31 MWCNT funzionalizzati con COOH Diametro (30±15) nm e 5-20µm di lunghezza CNT-GelMA

32 Tessuto cardiaco CNT-GelMa (1mg/mL) GelMa 5%

33 Modulo di Young 10kPa-32kPa Impedenza in funzione della concentrazione di CNT

34 Cell retention e viability mostrano una forte dipendenza dalla concentrazione di CNT No effetti citotossici dopo 7 giorni

35 Maggiore integrità meccanica della CNT-GelMA Battiti spontanei dopo 3 giorni

36 Soglia di eccitazione più bassa del 85% per la CNT-GelMA Morfologia cellule cardiache

37 Comportamento dopo l esposizione ad etanolo 4mM

38 3 mg/ml ottimali funzioni elettrofisiologiche 5 mg/ml migliori funzioni protettive Forte interazione CNT-cellule permette l integrazione del network di CNT anche dopo che la matrice gelatinosa sarà degradata

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40 No risposta infiammatoria Biodegradabilità controllata Struttura 3D definita Ottime capacita meccaniche CNT-COOH + PEG + OPF

41 Differenze nelle immagini SEM e TEM tra semplici CNT-COOH e CNTpega

42 OPF di confronto 3 Concentrazioni 1, 5 e 10 mg/ml di CNTpega

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44 Cell viability dove si è settato a 100% quella su TCOS Correlazione tra quantità di CNT e proliferazione cellulare

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46 Maggior conduttività del substrato condiziona la proliferazione e la differenziazione delle cellule neuronali

47 Creati con un metodo di stampaggio ad iniezione

48 Carbon Nanotubes in Biomedical Applications: Factors, Mechanisms, and Remedies of Toxicity, J. Med. Chem. 2016, 59, S. Lanone, et al., Determinants of carbon nanotube toxicity, Adv. Drug Deliv. Rev. (2013), Functionalized carbon nanotubes: biomedical applications, International Journal of Nanomedicine 2012: Overview of Carbon Nanotubes for Biomedical Applications, Materials 2019, 12, 624; doi: /ma Tîlmaciu C-M and Morris MC (2015) Carbon nanotube biosensors. Front. Chem. 3:59. doi: /fchem

49 Single-walled carbon nanotubes as optical probes for bio-sensing and imaging,j. Mater. Chem. B, 2017, 5, Carbon Nanotubes-based Drug Delivery to Cancer and Brain, J Huazhong Univ Sci Technol[Med Sci] 37(5):2017 Carbon-Nanotube-Embedded Hydrogel Sheets for Engineering Cardiac Constructs and Bioactuators, Acsnano, Vol. 7, No. 3, , Electrical conductive nanocomposite hydrogel embedded with functionalized carbon nanotubes for spinal cord injury, New. J. Chem., 2018.