The extent of the production and us

The extent of the production and use of nanomaterials is rapidly
growing. Carbon nanomaterials, such as fullerenes and
nanotubes, are among the most extensively studied
nanomaterials. Bulk fullerene production at a scale of tons is
already under way
1
. Although the effects of nanoparticles on
health and the environment are becoming more of a concern,
studies on toxicology and the environmental impact of
nanoparticles are still scarce
2
. Inhaled ultrafine carbon particles
deposit in the lung
3
and translocate into the brain, especially into
the olfactory bulb, by means of the olfactory nerves and the
blood
4,5
. Fullerene is soluble in numerous organic solvents and it
forms a stable colloidal suspension in water, also known as
‘nano-C60’
6,7
. This aggregate has been well characterized
experimentally and its size lies between tens and a few hundreds
of nanometres
6–9
. Experimental results suggest that, despite their
large size, fullerene aggregates can penetrate cells and cross the
blood–brain barrier
4
. The mechanism of nano-C60 penetration
through a lipid membrane has not yet been established. The
mechanism of cell membrane disruption is also not well
understood. It has been reported that the toxicity of carbon
nanoparticles depends on their solubility in water; for example,
the cytotoxicity of pristine fullerene is seven orders of magnitude
higher than for functionalized fullerenes with high solubility
.It
has been recently proposed that fullerene causes cell membrane
leakage due to lipid peroxidation
11
. On the other hand, it has
also been reported that C60 and water-soluble fullerene
derivatives could be used as antioxidants against radical-initiated
lipid peroxidation
12
, as well as drug carriers
13,14
10
. The protection
from lipid peroxidation was found to be higher for pristine C60
than for water-soluble derivatives
12
. Whether the biological
activity of fullerenes is desirable or not, experimental evidence
published so far indicates that solubility in the membrane
interior is an important determinant of biological activity
.
In the present study we describe the thermodynamics and
mechanism of the permeation of fullerene aggregates through cell
membranes, based on computer simulations. Previous simulation
studies of nanoparticles have investigated the insertion of
individual hydrophobic nanotubes in membranes
15,16
and water
transport through carbon nanotubes
17,18
. Although fullerene is
known to aggregate in water, simulation studies reported so far
have focused on monomeric fullerene and water-soluble
derivatives, and include investigations of fullerene solvation in
water
19
, the interactions between fullerene molecules in vacuum
and in water
21
, the translocation of monomeric C60 across a lipid
bilayer
22
and the interaction between two individual C60
molecules inside a lipid bilayer
23
. Following an earlier
approach
24–26
, we developed a coarse-grained (CG) model based
on experimental partitioning of fullerene between polar and
nonpolar phases, which is the main determinant of permeation
across a lipid membrane
27
. Our work provides insight into the
thermodynamics of fullerene clusters permeation through cell
membranes and the effect of high concentrations of fullerene on
the structural and elastic properties of a lipid bilayer, and
suggests that mechanical damage is not likely to be responsible
for membrane disruption and fullerene toxicity.
5
20

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ขอบเขตของการผลิตและการใช้ nanomaterials เป็นอย่างรวดเร็วการเติบโต คาร์บอน nanomaterials เช่น fullerenes และnanotubes อยู่ระหว่างศึกษาที่สุดอย่างกว้างขวางnanomaterials ผลิตฟูลเลอรีนจำนวนมากที่มีขนาดของตันภายใต้วิธีการแล้ว1. แม้ว่าผลของการเก็บกักในสุขภาพและสิ่งแวดล้อมจะกลายเป็นกังวล เพิ่มเติมการศึกษาพิษวิทยาและสิ่งแวดล้อมของเก็บกักยังขาดแคลน2. Ultrafine ดมเขม่าฝากของปอด3และ translocate ในสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระเปาะรับกลิ่น โดยเส้นประสาทรับกลิ่นและเลือด4,5. ฟูลเลอรีนเป็นละลายในอินทรีย์และมันใช้ระงับ colloidal เสถียรภาพในน้ำ เรียกอีกอย่างว่า'นาโน-C60'6,7. ลักษณะการรวมนี้ดีexperimentally และขนาดอยู่ระหว่างสิบกี่ร้อยของ nanometres6-9. แนะนำผลการทดลองที่ แม้ว่าพวกเขาขนาดใหญ่ ฟูลเลอรีนผลสามารถเจาะเซลล์ และข้ามอุปสรรคเลือดสมอง4. กลไกของการเจาะนาโน C60โดยใช้กระบวนการ เมมเบรนไม่ได้ก่อตั้งขึ้น ที่กลไกของเซลล์เมมเบรนทรัพยไม่ดีเข้าใจ มีการรายงานที่ความเป็นพิษของคาร์บอนเก็บกักขึ้นอยู่กับการละลายในน้ำ ตัวอย่างcytotoxicity ของฟูลเลอรีนบริสุทธิ์เป็นอันดับ 7 ของขนาดสูงกว่าสำหรับ fullerenes functionalized กับละลายสูง. มันได้รับเมื่อเร็ว ๆ นี้เสนอว่า ฟูลเลอรีนทำให้เยื่อหุ้มเซลล์รั่วไหลเนื่องจาก peroxidation ของไขมัน11. บนมืออื่น ๆ มียัง ได้รายงานว่า C60 และฟูลเลอรีนที่ละลายในสามารถใช้ตราสารอนุพันธ์เป็นสารต้านอนุมูลอิสระกับการเริ่มต้นรัศมีperoxidation ของไขมัน12เช่นเป็นยาสายการบิน13,1410. การคุ้มครองจากไขมัน peroxidation พบจะสูงสำหรับ C60 บริสุทธิ์กว่าสำหรับอนุพันธ์ที่ละลายใน12. ว่าทางชีวภาพกิจกรรมของ fullerenes ถูกต้อง หรือ ไม่ หลักฐานการทดลองเผยแพร่เพื่อให้ห่างไกลบ่งชี้ว่า ละลายในเมมเบรนภายในเป็นดีเทอร์มิแนนต์สำคัญของกิจกรรมทางชีวภาพ.ในการศึกษาปัจจุบัน เราอธิบายการอุณหพลศาสตร์ และกลไกการซึมผ่านของฟูลเลอรีนผลผ่านเซลล์เยื่อหุ้ม ขึ้นอยู่กับคอมพิวเตอร์ การจำลองก่อนหน้านี้ศึกษาเก็บกักได้สืบสวนการแทรกnanotubes hydrophobic ละเข้า15,16และน้ำขนส่งผ่านคาร์บอน nanotubes17,18. แม้ว่าฟูลเลอรีนเป็นที่รู้จักเพื่อรวมน้ำ รายงานการศึกษาการจำลองเพื่อให้ห่างไกลรู้ของฟูลเลอรีน monomeric และที่ละลายในตราสารอนุพันธ์ รวมของ solvation ฟูลเลอรีนในน้ำ19การโต้ตอบระหว่างโมเลกุลฟูลเลอรีนในสุญญากาศและ ในน้ำ21การสับเปลี่ยนของ C60 monomeric ข้ามกระบวนการbilayer22และการโต้ตอบระหว่างสองละ C60โมเลกุลใน bilayer ไขมัน23. วิธีการก่อนหน้านี้วิธีการ24 – 26เราพัฒนาแบบ coarse-grained (CG) จำลองในการแบ่งพาร์ทิชันทดลองของฟูลเลอรีนระหว่างขั้ว และระยะ nonpolar ซึ่งเป็นดีเทอร์มิแนนต์หลักของการซึมผ่านข้ามเยื่อไขมัน27. งานของเราให้เป็นอุณหพลศาสตร์ของฟูลเลอรีนกลุ่มซึมผ่านเซลล์สารและผลของความเข้มข้นสูงของฟูลเลอรีนบนคุณสมบัติโครงสร้าง และความยืดหยุ่นของ bilayer มีไขมัน และแนะนำว่า ไม่น่าจะรับผิดชอบความเสียหายของเครื่องจักรกลสำหรับเมมเบรนทรัพยและฟูลเลอรีนความเป็นพิษ520

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ขอบเขตของการผลิตและการใช้วัสดุนาโนที่เป็นไปอย่างรวดเร็วการเจริญเติบโต วัสดุนาโนคาร์บอนเช่นฟูลเลอรีและท่อนาโนเป็นหนึ่งในที่สุดการศึกษาอย่างกว้างขวางวัสดุนาโน การผลิต fullerene เป็นกลุ่มในระดับตันเป็นแล้วภายใต้วิธี1 แม้ว่าผลกระทบของอนุภาคนาโนในสุขภาพและสิ่งแวดล้อมที่มีมากขึ้นของความกังวล, การศึกษาเกี่ยวกับพิษวิทยาและผลกระทบสิ่งแวดล้อมของอนุภาคนาโนยังคงหายาก2 สายตะวันออกเฉียงเหนือเป็นพิเศษสูดดมอนุภาคคาร์บอนเงินฝากในปอด3 และโยกย้ายเข้ามาในสมองโดยเฉพาะอย่างยิ่งเข้าไปในจมูกหลอดโดยวิธีการของเส้นประสาทการดมกลิ่นและเลือด4,5 ฟูลเลอละลายในตัวทำละลายอินทรีย์จำนวนมากและมันเป็นรูปแบบการระงับคอลลอยด์ที่มีเสถียรภาพในน้ำหรือที่เรียกว่า'นาโน C60' 6,7 รวมนี้มีลักษณะเดียวกับการทดลองและขนาดของมันอยู่ระหว่างนับและไม่กี่ร้อยของนาโนเมตร6-9 ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีของพวกเขาขนาดใหญ่ขนาดมวลรวม fullerene สามารถเจาะเซลล์และข้ามอุปสรรคเลือดสมอง4 กลไกของการเจาะนาโน C60 ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไขมันยังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้น กลไกของการหยุดชะงักเยื่อหุ้มเซลล์ยังไม่ดีเข้าใจ มันได้รับรายงานว่าเป็นพิษของคาร์บอนนาโนขึ้นอยู่กับการละลายในน้ำ ตัวอย่างเช่นพิษของ fullerene ที่เก่าแก่เป็นเจ็ดคำสั่งของขนาดที่สูงกว่าสำหรับฟูลเลอรีที่มีฟังก์ชันการละลายสูงมันเพิ่งได้รับการเสนอว่าfullerene ทำให้เกิดเยื่อหุ้มเซลล์รั่วไหลเนื่องจากการไขมันperoxidation 11 บนมืออื่น ๆ จะได้รับการรายงานว่าC60 และ fullerene ละลายน้ำอนุพันธ์สามารถใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระต่อต้านอนุมูลอิสระที่ริเริ่มไขมันperoxidation 12 เช่นเดียวกับผู้ให้บริการยาเสพติด13,14 10 การป้องกันจากการเกิด lipid peroxidation พบว่าสูงขึ้นสำหรับ C60 ที่เก่าแก่กว่าอนุพันธ์ที่ละลายน้ำได้12 ไม่ว่าจะเป็นทางชีวภาพกิจกรรมของฟูลเลอรีเป็นที่น่าพอใจหรือไม่หลักฐานการทดลองที่ตีพิมพ์เพื่อให้ห่างไกลแสดงให้เห็นว่าการละลายในเมมเบรนภายในเป็นปัจจัยที่สำคัญของกิจกรรมทางชีวภาพ. ในการศึกษาปัจจุบันเราจะอธิบายอุณหพลศาสตร์และกลไกของการซึมผ่านของมวลรวม fullerene ผ่านเซลล์เยื่อบนพื้นฐานของแบบจำลองคอมพิวเตอร์ จำลองก่อนหน้าการศึกษาอนุภาคนาโนมีการสอบสวนการแทรกของท่อนาโนชอบน้ำของแต่ละบุคคลในเยื่อหุ้ม15,16 และน้ำการขนส่งผ่านท่อนาโนคาร์บอน17,18 แม้ว่า fullerene เป็นที่รู้จักกันในการรวมในน้ำการศึกษาแบบจำลองรายงานเพื่อให้ห่างไกลได้มุ่งเน้นfullerene monomeric และน้ำที่ละลายในสัญญาซื้อขายล่วงหน้าและรวมถึงการตรวจสอบของfullerene solvation ในน้ำ19, ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล fullerene ในสูญญากาศและในน้ำ21, โยกย้ายของ monomeric C60 ข้ามไขมัน bilayer 22 และการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองแต่ละ C60 โมเลกุลภายในไขมัน bilayer 23 ต่อไปก่อนหน้านี้วิธีการที่24-26 เราพัฒนาเนื้อหยาบ (CG) รูปแบบพื้นฐานในการแบ่งการทดลองfullerene ระหว่างขั้วโลกและขั้นตอนไม่มีขั้วซึ่งเป็นปัจจัยหลักของการซึมผ่านข้ามเยื่อไขมัน27 การทำงานของเราให้ข้อมูลเชิงลึกในอุณหพลศาสตร์ของกลุ่ม fullerene แทรกซึมผ่านเซลล์เยื่อและผลของความเข้มข้นสูงfullerene ในคุณสมบัติโครงสร้างและการยืดหยุ่นของไขมันbilayer และแสดงให้เห็นว่าความเสียหายทางกลไม่น่าจะเป็นผู้รับผิดชอบสำหรับการหยุดชะงักเมมเบรนและความเป็นพิษfullerene . 5 20

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ขอบเขตของการผลิตและการใช้ nanomaterials อย่างรวดเร็ว
เติบโต nanomaterials คาร์บอน เช่น ฟูลเลอรีนและ
นาโน อยู่ในหมู่มากที่สุดอย่างกว้างขวางเรียน
nanomaterials . กลุ่มฟูลเลอรีนการผลิตที่สเกลตันก็ดำเนินการอยู่แล้ว

1

แม้ว่าผลของอนุภาคนาโนใน
สุขภาพและสิ่งแวดล้อมมากขึ้นจากความกังวล
การศึกษาพิษวิทยาและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของอนุภาคนาโนจะยังคงขาดแคลน
2

อัลตร้าจึงสูดอนุภาคคาร์บอนนิเน่

3
ในปอดและการโยกย้ายเข้าสู่สมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน
หลอดกลิ่น , โดยวิธีการของประสาทรับกลิ่นเลือดและ

4 , 5

ฟูลเลอรีนจะละลายในตัวทำละลายอินทรีย์จำนวนมากและมัน
รูปแบบระงับคอลลอยด์มั่นคงในน้ำ หรือที่เรียกว่า 'nano-c60
'
67
รวมนี้ได้รับลักษณะ
โดยและขนาดของมันอยู่ระหว่าง 10 และไม่กี่ร้อยนาโนเมตร

ของ 6 – 9

ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าแม้จะมีขนาดใหญ่ของพวกเขา
, ฟลูเลอรีนมวลรวมสามารถซึมผ่านเซลล์และข้ามอุปสรรคเลือดสมอง
-
4
กลไกการซึมผ่านของเยื่อ nano-c60
ยังไม่ได้ถูกตั้งขึ้น
กลไกการทำงานของเยื่อเซลล์หยุดชะงัก ยัง ไม่ เข้าใจ ดี
. มันได้รับรายงานว่าพิษของอนุภาคนาโนคาร์บอน
ขึ้นอยู่กับการละลายของพวกเขาในน้ำ เช่น ความเป็นพิษของฟลูเลอรีนล้วน

เป็นคำสั่งของขนาดสูงกว่าคาร์บอนที่มีการละลายสูงด้วย

เพิ่งเจ็ด ได้เสนอว่า สาเหตุที่เยื่อเซลล์
ฟูลเลอรีนรั่วเนื่องจากการเกิด lipid peroxidation
6
บนมืออื่น ๆ , มันมี
ยังมีรายงานว่า C60 ละลายต่อเยอรมัน
( สามารถใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระต่อต้านอนุมูลอิสระที่ริ lipid peroxidation 12


เป็นผู้ 13,14 ยา

10

The protection
from lipid peroxidation was found to be higher for pristine C60
than for water-soluble derivatives
12
. ไม่ว่าจะเป็นทางชีวภาพ
กิจกรรมของฟูลเลอรีนที่พึงประสงค์หรือไม่ หลักฐานการทดลอง
ตีพิมพ์จนพบว่า การละลายในเมมเบรน
ตกแต่งภายในเป็นปัจจัยสําคัญของกิจกรรมทางชีวภาพ
.
ในการศึกษาเราอธิบายและอุณหพลศาสตร์
กลไกของการซึมผ่านเซลล์เมมเบรนฟลูเลอรีนมวลรวม
ตามโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ก่อนจำลอง
การศึกษาอนุภาคขนาดนาโนเมตรของตรวจสอบการแทรกของแต่ละบุคคล ) นาโนในเยื่อ



15,16 น้ำและการขนส่งผ่านท่อนาโนคาร์บอน 17,18

Although fullerene is
known to aggregate in water, simulation studies reported so far
have focused on monomeric fullerene and water-soluble
derivatives, and include investigations of fullerene solvation in
water
19
,ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลในสูญญากาศต่อเยอรมันและในน้ำ

21
, การสะสมของไขมัน bilayer เกิด C60 ข้าม

21
และปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองบุคคล C60 โมเลกุลใน bilayer ไขมัน

23

ต่อไปนี้เป็นแนวทางก่อน

24 – 26
เราพัฒนาที่มีเนื้อหยาบ ( CG ) ในการทดลองใช้รูปแบบ

( nonpolar ต่อเยอรมันระหว่างขั้วโลก ,ซึ่งเป็นปัจจัยหลักของการซึมผ่านเมมเบรนไขมัน

27

ทำงานของเราให้ข้อมูลเชิงลึกในกลุ่มฟูลเลอรีน
อุณหพลศาสตร์ของการซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
และผลของความเข้มข้นสูงของฟลูเลอรีนบน
โครงสร้างและคุณสมบัติที่ยืดหยุ่นของ bilayer ไขมันและ
เห็นว่าความเสียหายทางกลดังกล่าวรับผิดชอบ
สำหรับการหยุดชะงักและเมมเบรนฟลูเลอรีนพิษ .
5
20