English
往期目录
新闻公告
More
化学进展 2009, Vol. 21 Issue (0203): 430-435 前一篇   后一篇

• 环境化学专辑 •

碳纳米材料的细胞生物效应*

李炜; 赵峰; 陈春英; 赵宇亮**   

  1. (纳米生物效应与纳米安全性中科院重点实验室中国科学院高能物理研究所　北京100049 ; 国家纳米科学中心　北京100190)
  • 收稿日期:2008-10-29 出版日期:2009-03-24 发布日期:2009-04-03
  • 通讯作者: 赵宇亮 E-mail:zhaoyuliang@ihep.ac.cn
  • 基金资助:

    973项目

下载PDF ( 2578 ) 引用
导出

Cellular Biological Effects of Carbon Nanomaterials

Li Wei; Zhao Feng; Chen Chunying; Zhao Yuliang**   

  1. (CAS Key Laboratory for Biomedical Effects of Nanomaterials and Nanosafety , Institute of High Energy Physics , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100049 , China ; National Center for Nanoscience & Technology of China , Beijing 100190 , China)
  • Received:2008-10-29 Online:2009-03-24 Published:2009-04-03
  • Contact: Zhao Yuliang E-mail:zhaoyuliang@ihep.ac.cn

碳纳米材料包括富勒烯如C60、金属富勒烯、碳纳米管及其衍生物等。这一类纳米材料不仅在环境和生物医学领域已有大量的基础研究成果，而且具有广泛的应用前景。因此，理解它们与细胞相互作用的过程和相互作用机制，对阐明它们的生物医学功能十分重要。尤其是这类纳米颗粒是否能够进入细胞，如何进入细胞，在细胞内的定位，以及对细胞的生物学功能有何影响，本文对这些问题，从不同的方面进行了综述和探讨。为这类纳米材料的生物医学应用提供了较为系统的基础知识。

关键词： 富勒烯, 碳纳米管, 胞吞, 细胞生物学效应

Carbon nanomaterials include fullerenes, metallofullerenes, carbon nanotubes, and their derivatives. Their novel functions have been well investigated in basic science, and many uses/applications have been reported in the environmental and biomedical fields. Therefore, understanding the processes of their cellular interactions with living cells is of significant importance for exploiting their applications in biomedical fields. In particular, if they could enter the cell, the process of internalization, their localization in intracellular compartments, and their succedent effects on the cellular functions, the current findings for these aspects are summarized in this paper. We aim to provide the basic knowledge for people who are interested in the development of the biomedical applications of these carbon nanomaterials.

Contents
1 Introduction
2 Internalization fullerenic nanoparticles into cell
2.1 The character of fullerenic nanoparticles
2.2 The interactions of fullerene nanoparticle with cellular membrane
2.3 Fullerenic nanoparticles endocytosed by cell and as gene delivery carrier
3 Fullerenic nanoparticles localization in intracellular compartments
4 Prospect

Key words: fullerene, carbon nanotubes, endocytosis, cellular biological effects

中图分类号: 

()

[ 1 ] 　Kroto H. Science , 1988 , 242 : 1139 —1145
[ 2 ] 　Zhao Y L , Xing G M, Chai Z F. Nat . Nanotech. , 2008 , 3 : 191 —192
[ 3 ] 　Jia G, Wang H F , Zhao YL , et al . Environ. Sci . Tech. , 2005 ,39 : 1378 —1383
[ 4 ] 　Oberdorster E. Environ Health Perspect , 2004 , 112 : 1058 —1062
[ 5 ] 　Baker GL , Gupta A , Clark ML , et al . Toxicol . Sci . , 2008 , 101 :122 —131
[ 6 ] 　Dugan L L , Lovett E G, Quick K L , et al . Parkinsonism Relat .Disord. , 2001 , 7 : 243 —246
[ 7 ] 　Yin J J , Lao F , Zhao YL , et al . Molecular Pharmacology , 2008 ,74 : 1132 —1140
[ 8 ] 　Dorey E. Nat . Biotechnol . , 1996 , 14 : 1643 —1643
[ 9 ] 　Li W, Chen C Y, Zhao YL , et al . Nanotechnolgy , 2008 , 19 : art .no. 145102
[10 ] 　Bedrov D , Smith G D , Davande H , et al . J . Phys. Chem. B ,2008 , 112 : 2078 —2084
[11 ] 　Qiao R , Roberts A P , Mount A S , et al . Nano Lett . , 2007 , 7 :614 —619
[12 ] 　Isobe H , Homma T, Nakamura E. Proc. Natl . Acad. Sci . USA ,2007 , 104 : 14895 —14898
[13 ] 　Andreev I M, Romanova V S , Petrukhina A O. Physics of the Solid State , 2002 , 44 : 683 —685
[14 ] 　Sayes CM, Gobin AM, Colvin VL , et al . Biomaterials , 2005 , 26 :7587 —7595
[15 ] 　Kamat J P , Devasagayam T P , Priyadarsini K I , et al . Toxicology ,2000 , 155 : 55 —61
[16 ] 　Foley S , Crowley C , Smaihi M, et al . Biochem. Biophys. Res.Commun. , 2002 , 294 : 116 —119
[17 ] 　Park K H , Iqbal Z, Sesti F. J . Biol . Chem. , 2003 , 278 : 50212 —50216
[18 ] 　Isobe H , Nakanishi W, Tomita N , et al . Chem. Asian J . , 2006 , 1 :167 —175
[19 ] 　Isobe H , Nakanishi W, Tomita N , et al . Mol . Pharm. , 2006 , 3 :124 —134
[20 ] 　Klumpp C , Lacerda L , Chaloin O , et al . Chem. Commun. (Camb) 2007 , 3762 —3764
[21 ] 　Goldstein J L , Anderson R G, Brown M S. Nature , 1979 , 279 :679 —685
[22 ] 　Geisow M. Nature , 1980 , 288 : 434 —436
[23 ] 　Tuma P L , Hubbard A L. Physiol . Rev. , 2003 , 83 : 871 —932
[24 ] 　Okamoto C T. Adv. Drug Deliv. Rev. , 1998 , 29 : 215 —228
[25 ] 　Aguilar R C , Wendland B. Proc. Natl . Acad. Sci . USA , 2005 ,102 : 2679 —2680
[26 ] 　Ahrens E T, Feili-Hariri M, Xu H , et al . Magn. Reson. Med. ,2003 , 49 : 1006 —1013
[27 ] 　Adams A , Thorn J M, Yamabhai M, et al . J . Biol . Chem. , 2000 ,275 : 27414 —27420
[28 ] 　Allison A C , Davies P. Symp. Soc. Exp. Biol . , 1974 , 419 —446
[29 ] 　Kelly R B. Nature , 1995 , 374 : 116 —117
[30 ] 　Kirkham M, Parton R G. Biochim Biophys Acta , 2005 , 1746 :349 —363
[31 ] 　Aulinskas T H , Oram J F , Bierman E L , et al . Arteriosclerosis ,1985 , 5 : 45 —54
[32 ] 　Baba T, Rauch C , Xue M, et al . Traffic , 2001 , 2 : 501 —512
[33 ] 　Qaddoumi M G, Gukasyan HJ , Davda J , et al . Mol . Vis. , 2003 ,9 : 559 —568
[34 ] 　Self TJ , Oakley S M, Hill S J , et al . Br. J . Pharmacol . , 2005 ,146 : 612 —624
[35 ] 　Marella M, Lehmann S , Grassi J , et al . J . Biol . Chem. , 2002 ,277 : 25457 —25464
[36 ] 　Torgersen M L , Skretting G, van Deurs B , et al . J . Cell Sci . ,2001 , 114 : 3737 —3747
[37 ] 　Fotin A , Cheng Y, Grigorieff N , et al . Nature , 2004 , 432 : 649 —653
[38 ] 　Fotin A , Cheng Y, Sliz P , et al . Nature , 2004 , 432 : 573 —579
[39 ] 　Rejman J , Oberle V , Zuhorn I S , et al . Biochem. J . , 2004 , 377 :159 —169
[40 ] 　Ye C , Chen C Y, Zhao YL , et al . Chinese. Sci . Bull . (Engl . ) ,2006 , 51 : 10460 —10106
[41 ] 　Liu Z, Winters M, Dai HJ , et al . Angew. Chem. Int . Ed. Engl . ,2007 , 46 : 2023 —2027
[42 ] 　Kam N W, Dai HJ . J . Am. Chem. Soc. , 2005 , 127 : 6021 —6026
[43 ] 　Chen Z, Chen H , Meng H , et al . Tox. Appl . Pharm. , 2008 , 230 :364 —371
[44 ] 　Yamago S , Tokuyama H , Nakamura E , et al . Chemistry Biology ,1995 , 2 : 385 —389
[45 ] 　Cagle D W, Kennel SJ , Mirzadeh S , et al . Proc. Natl . Acad. Sci .USA , 1999 , 96 : 5182 —5187
[46 ] 　Chen C Y, Xing G M, Zhao Y L , et al . Nano Lett . , 2005 , 5 :2050 —2057
[47 ] 　Wang J X, Chen C Y, Zhao Y L , et al . Biochem. Pharmacol . ,2006 , 71 : 872 —881
[48 ] 　Wang H F , Wang J , Liu Y F , et al . J . Nanosci . Nanotechnol . ,2004 , 4 : 1019 —1024
[49 ] 　Wang J , Deng X Y, Liu YF , et al . Nanotoxicology , 2008 , 2 : 28 —32
[50 ] 　Ali S S , Hardt J I , Quick K L , et al . Free Radic. Biol . Med. ,2004 , 37 : 1191 —1202
[51 ] 　Porter A E , Gass M, Muller K, et al . Nat . Nanotech. , 2007 , 2 :713 —717
[52 ] 　Liang XJ , Chen C Y, Zhao YL , et al . Current Drug Metabolism ,2008 , 9 : 697 —709
[1] 王龙, 周庆萍, 吴钊峰, 张延铭, 叶小我, 陈长鑫. 基于碳纳米管的光伏电池[J]. 化学进展, 2023, 35(3): 421-432.
[2] 薛朝鲁门, 刘宛茹, 白图雅, 韩明梅, 莎仁, 詹传郎. 非富勒烯受体DA'D型稠环单元的结构修饰及电池性能研究[J]. 化学进展, 2022, 34(2): 447-459.
[3] 吴磊, 刘利会, 陈淑芬. 基于碳基透明电极的柔性有机电致发光二极管[J]. 化学进展, 2021, 33(5): 802-817.
[4] 徐翔, 李坤, 魏擎亚, 袁俊, 邹应萍. 基于非富勒烯小分子受体Y6的有机太阳能电池[J]. 化学进展, 2021, 33(2): 165-178.
[5] 沈赵琪, 程敬招, 张小凤, 黄微雅, 温和瑞, 刘诗咏. P3HT/非富勒烯受体异质结有机太阳电池[J]. 化学进展, 2019, 31(9): 1221-1237.
[6] 姚阳榕, 谢素原. 碳团簇的结构及其演进[J]. 化学进展, 2019, 31(1): 50-62.
[7] 周启峰, 江波*, 杨海波*. 可作为碳纳米管片段的共轭芳烃大环的设计合成[J]. 化学进展, 2018, 30(5): 628-638.
[8] 罗杰, 李朝威, 兰竹瑶, 陈名海, 姚亚刚, 赵岳. 纳米碳基材料在导电胶黏剂中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1158-1166.
[9] 万晓梅, 张川, 余定华, 黄和, 胡燚. 碳纳米管固定化酶[J]. 化学进展, 2015, 27(9): 1251-1259.
[10] 宋成杰, 王二静, 董兵海, 王世敏. 非富勒烯类有机小分子受体材料[J]. 化学进展, 2015, 27(12): 1754-1763.
[11] 康怡然, 蔡锋, 陈宏源, 陈名海, 张锐, 李清文. 碳纳米管/石墨烯复合结构及其电化学电容行为[J]. 化学进展, 2014, 26(09): 1562-1569.
[12] 李昱达, 王迅昶, 吕仁亮, 汪锋. 非共价法分离光学活性单壁碳纳米管[J]. 化学进展, 2014, 26(08): 1361-1368.
[13] 李健, 官亦标, 傅凯, 苏岳锋, 包丽颖, 吴锋. 碳纳米管与石墨烯在储能电池中的应用[J]. 化学进展, 2014, 26(07): 1233-1243.
[14] 肖横洋, 第凤, 车剑飞, 肖迎红. 神经元电极的表面修饰及其功能化设计[J]. 化学进展, 2013, 25(11): 1962-1972.
[15] 江龙, 王清叶, 崔文娟. 金纳米颗粒的细胞毒性和促细胞生长作用[J]. 化学进展, 2013, 25(10): 1631-1641.
阅读次数
全文


摘要

碳纳米材料的细胞生物效应*