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 way1
. 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 scarce2
. Inhaled ultrafine carbon particles
deposit in the lung3 and translocate into the brain, especially into
the olfactory bulb, by means of the olfactory nerves and the
blood4,5. 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 nanometres6–9. Experimental results suggest that, despite their
large size, fullerene aggregates can penetrate cells and cross the
blood –brain barrier4
. 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 solubility10. It
has been recently proposed that fullerene causes cell membrane
leakage due to lipid peroxidation11. 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 peroxidation12, as well as drug carriers13,14. The protection
from lipid peroxidation was found to be higher for pristine C60
than for water-soluble derivatives12. 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 activity5
.
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 membranes15,16 and water
transport through carbon nanotubes17,18. 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
water19, the interactions between fullerene molecules in vacuum20
and in water21, the translocation of monomeric C60 across a lipid
bilayer22 and the interaction between two individual C60
molecules inside a lipid bilayer23. Following an earlier
approach24–26, 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 membrane27. 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

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ขอบเขตของการผลิตและการใช้ nanomaterials เป็นอย่างรวดเร็วการเติบโต คาร์บอน nanomaterials เช่น fullerenes และnanotubes อยู่ระหว่างศึกษาที่สุดอย่างกว้างขวางnanomaterials ผลิตฟูลเลอรีนจำนวนมากที่มีขนาดของตันแล้วภายใต้ way1. แม้ว่าผลของการเก็บกักในสุขภาพและสิ่งแวดล้อมจะกลายเป็นกังวล เพิ่มเติมการศึกษาพิษวิทยาและสิ่งแวดล้อมของเก็บกักอยู่ scarce2. ช่วยในเขม่า ultrafineฝากใน lung3 และ translocate ในสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระเปาะรับกลิ่น โดยเส้นประสาทรับกลิ่นและblood4, 5 ฟูลเลอรีนเป็นละลายในอินทรีย์และมันใช้ระงับ colloidal เสถียรภาพในน้ำ เรียกอีกอย่างว่า' นาโน-C60'6, 7 ลักษณะการรวมนี้ดีexperimentally และขนาดอยู่ระหว่างสิบกี่ร้อยnanometres6-9 แนะนำผลการทดลองที่ แม้ว่าพวกเขาขนาดใหญ่ ฟูลเลอรีนผลสามารถเจาะเซลล์ และข้ามเลือดสมอง barrier4. กลไกของการเจาะนาโน C60โดยใช้กระบวนการ เมมเบรนไม่ได้ก่อตั้งขึ้น ที่กลไกของเซลล์เมมเบรนทรัพยไม่ดีเข้าใจ มีการรายงานที่ความเป็นพิษของคาร์บอนเก็บกักขึ้นอยู่กับการละลายในน้ำ ตัวอย่างcytotoxicity ของฟูลเลอรีนบริสุทธิ์เป็นอันดับ 7 ของขนาดสูงกว่าสำหรับ functionalized fullerenes มี solubility10 สูง มันได้รับเมื่อเร็ว ๆ นี้เสนอว่า ฟูลเลอรีนทำให้เยื่อหุ้มเซลล์รั่วไหลเนื่องจากไขมัน peroxidation11 บนมืออื่น ๆ มียัง ได้รายงานว่า C60 และฟูลเลอรีนที่ละลายในสามารถใช้ตราสารอนุพันธ์เป็นสารต้านอนุมูลอิสระกับการเริ่มต้นรัศมีperoxidation12 ระดับไขมันในเลือด เป็นยา carriers13, 14 การคุ้มครองจากไขมัน peroxidation พบจะสูงสำหรับ C60 บริสุทธิ์กว่าสำหรับ derivatives12 ที่ละลายในการ ว่าทางชีวภาพกิจกรรมของ fullerenes ถูกต้อง หรือ ไม่ หลักฐานการทดลองเผยแพร่เพื่อให้ห่างไกลบ่งชี้ว่า ละลายในเมมเบรนภายในเป็นดีเทอร์มิแนนต์สำคัญของ activity5 ชีวภาพ.ในการศึกษาปัจจุบัน เราอธิบายการอุณหพลศาสตร์ และกลไกการซึมผ่านของฟูลเลอรีนผลผ่านเซลล์เยื่อหุ้ม ขึ้นอยู่กับคอมพิวเตอร์ การจำลองก่อนหน้านี้ศึกษาเก็บกักได้สืบสวนการแทรกnanotubes ละ hydrophobic ที่ membranes15, 16 และน้ำขนส่งผ่านคาร์บอน nanotubes17, 18 แม้ว่าฟูลเลอรีนเป็นที่รู้จักเพื่อรวมน้ำ รายงานการศึกษาการจำลองเพื่อให้ห่างไกลรู้ของฟูลเลอรีน monomeric และที่ละลายในตราสารอนุพันธ์ รวมของ solvation ฟูลเลอรีนในwater19 การโต้ตอบระหว่างโมเลกุลฟูลเลอรีนใน vacuum20และ water21 การสับเปลี่ยนของ C60 monomeric ข้ามกระบวนการbilayer22 และการโต้ตอบระหว่างสองละ C60โมเลกุลภายใน bilayer23 กระบวนการ วิธีการก่อนหน้านี้approach24 – 26 เราพัฒนาแบบ coarse-grained (CG) จำลองในการแบ่งพาร์ทิชันทดลองของฟูลเลอรีนระหว่างขั้ว และระยะ nonpolar ซึ่งเป็นดีเทอร์มิแนนต์หลักของการซึมผ่านใน membrane27 กระบวนการ งานของเราให้เป็นอุณหพลศาสตร์ของฟูลเลอรีนกลุ่มซึมผ่านเซลล์สารและผลของความเข้มข้นสูงของฟูลเลอรีนบนคุณสมบัติโครงสร้าง และความยืดหยุ่นของ bilayer มีไขมัน และแนะนำว่า ไม่น่าจะรับผิดชอบความเสียหายของเครื่องจักรกลสำหรับความเป็นพิษทรัพยและฟูลเลอรีนเมมเบรน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ขอบเขตของการผลิตและการใช้วัสดุนาโนที่เป็นไปอย่างรวดเร็วการเจริญเติบโต วัสดุนาโนคาร์บอนเช่นฟูลเลอรีและท่อนาโนเป็นหนึ่งในที่สุดการศึกษาอย่างกว้างขวางวัสดุนาโน การผลิต fullerene เป็นกลุ่มในระดับตันเป็นอยู่แล้วภายใต้way1 แม้ว่าผลกระทบของอนุภาคนาโนในสุขภาพและสิ่งแวดล้อมที่มีมากขึ้นของความกังวล, การศึกษาเกี่ยวกับพิษวิทยาและผลกระทบสิ่งแวดล้อมของอนุภาคนาโนยังคงscarce2 สูดดม ultrafine อนุภาคคาร์บอนเงินฝากใน lung3 และโยกย้ายเข้ามาในสมองโดยเฉพาะอย่างยิ่งเข้าไปในจมูกหลอดโดยวิธีการของเส้นประสาทการดมกลิ่นและblood4,5 ฟูลเลอละลายในตัวทำละลายอินทรีย์จำนวนมากและมันเป็นรูปแบบการระงับคอลลอยด์ที่มีเสถียรภาพในน้ำหรือที่เรียกว่า'นาโน C60'6,7 รวมนี้มีลักษณะเดียวกับการทดลองและขนาดของมันอยู่ระหว่างนับและไม่กี่ร้อยของnanometres6-9 ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีของพวกเขาขนาดใหญ่ขนาดมวลรวม fullerene สามารถเจาะเซลล์และข้าม barrier4 -brain เลือด กลไกของการเจาะนาโน C60 ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ไขมันยังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้น กลไกของการหยุดชะงักเยื่อหุ้มเซลล์ยังไม่ดีเข้าใจ มันได้รับรายงานว่าเป็นพิษของคาร์บอนนาโนขึ้นอยู่กับการละลายในน้ำ ตัวอย่างเช่นพิษของ fullerene ที่เก่าแก่เป็นเจ็ดคำสั่งของขนาดที่สูงกว่าสำหรับฟูลเลอรีที่มีฟังก์ชันsolubility10 สูง มันได้รับการเสนอเร็ว ๆ นี้ว่า fullerene ทำให้เกิดเยื่อหุ้มเซลล์รั่วไหลเนื่องจากการperoxidation11 ไขมัน ในทางกลับกันก็มียังได้รับรายงานว่า C60 และ fullerene ละลายน้ำอนุพันธ์สามารถใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระต่อต้านอนุมูลอิสระที่ริเริ่มperoxidation12 ไขมันเช่นเดียวกับยาเสพติด carriers13,14 การป้องกันจากการเกิด lipid peroxidation พบว่าสูงขึ้นสำหรับ C60 ที่เก่าแก่กว่าderivatives12 ที่ละลายน้ำได้ ไม่ว่าจะเป็นทางชีวภาพกิจกรรมของฟูลเลอรีเป็นที่น่าพอใจหรือไม่หลักฐานการทดลองที่ตีพิมพ์เพื่อให้ห่างไกลแสดงให้เห็นว่าการละลายในเมมเบรนภายในเป็นปัจจัยที่สำคัญของทางชีวภาพactivity5. ในการศึกษาปัจจุบันเราจะอธิบายอุณหพลศาสตร์และกลไกของการซึมผ่านของมวลรวม fullerene ผ่านเซลล์เยื่อบนพื้นฐานของแบบจำลองคอมพิวเตอร์ จำลองก่อนหน้าการศึกษาอนุภาคนาโนมีการสอบสวนการแทรกของท่อนาโนน้ำในแต่ละmembranes15,16 และน้ำการขนส่งผ่านทางคาร์บอนnanotubes17,18 แม้ว่า fullerene เป็นที่รู้จักกันในการรวมในน้ำการศึกษาแบบจำลองรายงานเพื่อให้ห่างไกลได้มุ่งเน้นfullerene monomeric และน้ำที่ละลายในสัญญาซื้อขายล่วงหน้าและรวมถึงการตรวจสอบของfullerene solvation ในwater19 ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล fullerene ใน vacuum20 และ water21, โยกย้ายของ monomeric C60 ข้ามไขมันbilayer22 และการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองแต่ละ C60 โมเลกุลภายใน bilayer23 ไขมัน ต่อไปก่อนหน้านี้approach24-26 เราพัฒนาเนื้อหยาบ (CG) รูปแบบพื้นฐานในการแบ่งการทดลองfullerene ระหว่างขั้วโลกและขั้นตอนไม่มีขั้วซึ่งเป็นปัจจัยหลักของการซึมผ่านข้ามmembrane27 ไขมัน การทำงานของเราให้ข้อมูลเชิงลึกในอุณหพลศาสตร์ของกลุ่ม fullerene แทรกซึมผ่านเซลล์เยื่อและผลของความเข้มข้นสูงfullerene ในคุณสมบัติโครงสร้างและการยืดหยุ่นของไขมันbilayer และแสดงให้เห็นว่าความเสียหายทางกลไม่น่าจะเป็นผู้รับผิดชอบสำหรับการหยุดชะงักเมมเบรนและความเป็นพิษfullerene

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ขอบเขตของการผลิตและการใช้ nanomaterials อย่างรวดเร็ว
เติบโต nanomaterials คาร์บอน เช่น ฟูลเลอรีนและ
นาโน อยู่ในหมู่มากที่สุดอย่างกว้างขวางเรียน
nanomaterials . กลุ่มฟูลเลอรีนการผลิตที่สเกลตันแล้วภายใต้ way1 เป็น

แม้ว่าผลของอนุภาคนาโนใน
สุขภาพและสิ่งแวดล้อมมากขึ้นจากความกังวล
การศึกษาพิษวิทยาและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของอนุภาคที่ยัง scarce2

สูดอนุภาคคาร์บอนสด
ฝากใน lung3 และโยกย้ายเข้าสู่สมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน
หลอดกลิ่น , โดยวิธีการของประสาทรับกลิ่นและ
blood4,5 . fullerene is ภรรยา in solvents ดาวเทียม ( เวลาท้องถิ่นที่เก็บกวาด forms a suspension 100g stable in water , also known as
'nano-c60 '6,7 .aggregate this has been characterized ใหม่
experimentally ( size its โชว์ between tens ( a few hundreds
ของ nanometres6 –คนร้ายใน ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าแม้จะมีขนาดใหญ่ของพวกเขา
, ฟลูเลอรีนมวลรวมสามารถซึมผ่านเซลล์และเลือดและสมอง barrier4 ข้าม

กลไกการซึมผ่านของเยื่อ nano-c60
ยังไม่ได้ถูกตั้งขึ้น
กลไกการทำงานของเยื่อเซลล์หยุดชะงัก ยัง ไม่ เข้าใจ ดี
. มันได้รับรายงานว่าพิษของอนุภาคนาโนคาร์บอน
ขึ้นอยู่กับการละลายของพวกเขาในน้ำ เช่น ความเป็นพิษของฟลูเลอรีนล้วน

เป็นคำสั่งของขนาดสูงกว่าที่มีคาร์บอนกับ solubility10 สูง 7 ครับผมเพิ่งเสนอให้เยื่อหุ้มเซลล์
ฟูลเลอรีนรั่วเนื่องจากไขมัน peroxidation11 . บนมืออื่น ๆ , มันมี
ยังมีรายงานว่า C60 ละลายต่อเยอรมัน
( สามารถใช้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระต่อต้านอนุมูลอิสระที่ริ
ไขมัน peroxidation12 เช่นเดียวกับยา carriers13,14 .
จากการเกิด lipid peroxidation พบสำหรับ
C60 เก่าแก่กว่า ละลาย derivatives12 . ไม่ว่าจะเป็นทางชีวภาพ
กิจกรรมของฟูลเลอรีนที่พึงประสงค์หรือไม่ หลักฐานการทดลอง
ตีพิมพ์จนพบว่า การละลายในเมมเบรน
ตกแต่งภายในเป็นปัจจัยสําคัญของ

activity5 ทางชีววิทยา ในการศึกษาครั้งนี้เราอธิบายและอุณหพลศาสตร์
กลไกของการซึมผ่านเซลล์เมมเบรนฟลูเลอรีนมวลรวม
ตามโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ก่อนจำลอง
studies เป็นไอเดียเวลาพระอาทิตย์ขึ้นและ insertion ชอค เฮ้ย hydrophobic ความรุนแรง in membranes15,16 ( water
ดี through สิทธิบัตร nanotubes17,18 . แม้ว่าฟูลเลอรีนเป็น
รู้จักรวมอยู่ในน้ำ การจำลองการศึกษารายงานจน
ได้มุ่งเน้นต่อเยอรมันวิธีละลาย
อนุพันธ์ และรวมถึงแนวทางในการสืบสวนของฟูลเลอรีน water19
,ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลใน vacuum20
ต่อเยอรมันและ water21 , การสะสมของไขมันเกิด C60 ข้าม
bilayer22 และปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองบุคคล C60 โมเลกุลภายในของ bilayer23
. ต่อไปนี้ก่อน
approach24 – 26 , เราพัฒนาที่มีเนื้อหยาบ ( CG ) ในการทดลองใช้รูปแบบ

( nonpolar ต่อเยอรมันระหว่างขั้วโลก ,