I.                  Giới thiệu về ống nano carbon và ứng dụng trong y sinh

Ống nano carbon (Carbon nanotubes - CNTs) là một dạng thù hình của carbon với cấu trúc nano hình trụ. Ống nano được xây dựng với tỉ lên chiều dài trên đường kính lên tới 132.000.000:1, lớn hơn đáng kể so với bất kỳ vật liện khác. Những phân tử carbon hình trụ có những thuộc tính bất thường, có giá trị cho công nghệ nano, điện tử, quang học và những lĩnh vực khác của khoa học vật liệu và công nghệ. Đặc biệt, do thuộc tính dẫn nhiệt, cơ học và điện bất thường, CNTs có thể tìm ra ứng dụng như là chất phụ gia cho những cấu trúc vật liệu khác nhau.

Nanotubes được phân loại thành ống nano đơn vách (single-walled nanotubes - SWNTs) và ống nano đa vách (multi-walled nanotubes - MWNTs). Ống nano riêng lẻ tự chúng sắp xếp tự nhiên trong “ropes” liên kết với nhau bằng lực van der Waals

          Trong lịch sử khoa học chưa có một vật liệu nào có một đặc tính vô cùng đa dạng, tiềm năng ứng dụng cực kỳ phong phú như ống nano carbon. Một trong những đặc tính khác thường của ống than nano là cơ tính và lý tính. Ống than nano có độ cứng (stiffness), độ bền (strength) siêu việt và truyền nhiệt tốt. Cấu trúc của ống có thể được thiết kế để thay đổi độ dẫn điện từ mức độ của kim loại đồng đến chất bán dẫn. Quang tính, điện tính (bao gồm điện, điện tử, quang điện tử) của ống nano carbon cho thấy những tính chất mới lạ chưa từng thấy trong các loại vật liệu hữu cơ lẫn vô cơ. Những đặc tính này đã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và giới công nghiệp doanh thương. Ngoài các đặc tính vĩ mô, những hiện tượng lượng tử của ống nano như thông tin lượng tử, spintronic và ngay đến hiệu ứng siêu dẫn cũng đang được khảo sát.  

          Nói về cơ tính, ống than nano bền và cứng hơn thép. Nếu được khai triển đúng mức, đây là một vật liệu gia cường (reinforcement) quý giá cho các polymer gia dụng. Nói về các đặc tính điện tử và quang điện tử (opto-electronics), ống nano có tiềm năng ứng dụng vượt trội có thể thay thế nguyên tố silicon và các chất bán dẫn khác hiện nay đang thống trị thương trường máy vi tính và các linh kiện điện tử.

Vật liệu nano trong 20 năm gần đây tưởng chừng như chỉ quanh quẩn xung quanh những ứng dụng trong quang học, điện học, quang điện tử, nhưng sự phát triển của nó đã âm thầm vươn tầm tay đến y sinh học, mở ra một cơ hội cho những ứng dụng mới hay cải thiện những ứng dụng hiện có trong việc phụng sự sức khoẻ và hạnh phúc con người. Trong ý nghĩa này, cũng như hóa học và vật lý, vật liệu học (materials science) đang có một đóng góp to lớn trong lĩnh vực y sinh học qua các loại vật liệu nano với khả năng chứa thuốc, tải thuốc trị liệu và phát quang tạo ảnh trong mô tế bào sinh vật. Việc tải thuốc và nhả thuốc ở một "địa chỉ" nhất định trong cơ thể để công phá tế bào bệnh và tránh xa tế bào bình thường khoẻ mạnh là một trong những nghiên cứu hàng đầu của vật liệu y học.

Một ứng dụng rất quan trọng của ống nano carbon là dùng trong các cảm biến sinh học. Bằng việc gắn các peptide hay DNA lên bề mặt của ống nano carbon, chúng ta đã có bước đầu tiên để có thể chế tạo nên một sensor sinh học, phục vụ trong chẩn đoán bệnh tật.

Ống nano carbon đơn tường                       Ống nano carbon đa tường

II.               Tổng hợp ống nano carbon

Hiện nay có rất nhiều phương pháp để tổng hợp ống nano carbon

1.     Phương pháp hồ quang:

Ống nano được quan sát thấy vào năm 1991 trong bồ hóng carbon của điện cực than chì trong quá trình hồ quang điện, bằng cách sử dụng điện cực 100 amps, mục đích để sản xuất fullerenes. Tuy nhiên sản phẩm vi mô đầu tiên của CNT được tạo ra năm 1992 bởi 2 nhà nghiên cứu tại NEC’s Fundamental Reseach Laboratory, phương pháp được sử dụng tương tự năm 1991. Trong suốt quá trình, carbon trong điện cực âm thăng hoa bởi vì nhiệt độ phóng điện cao. Bởi vì ống nano ban đầu được khám phá bằng cách sử dụng kỹ thuật này, nó là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để tổng hợp ống nano.

          Hiệu suất của phương pháp này lên đến 30% khối lượng và nó tạo ra cả ống nano đơn tường và đa tường với chiều dài lên tới 50 micrometers với một vài khuyết tật

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị sử dụng phương pháp hồ quang để tổng hợp các cấu trúc nano carbone được minh hoạ ở hình 1.

Nguyên tắc của phương pháp là sự phóng điện giữa hai điện cực graphit trong buồng chứa khí trơ He hoặc Ar với các điều kiện cơ bản như sau: cường độ dòng điện 100A, khoảng cách giữa hai điện cực là 1mm dưới áp suất 500mmHg của He.

2.     Phương pháp cắt laser:

Năm 1995, Guo và các cộng sự đã đề nghị phương pháp tổng hợp cacbon nanotube dựa vào quá trình bốc hơi của hỗn hợp graphit và kim loại chuyển tiếp (Ni hay hơp kim Ni-Co) bởi chùm laser trong một thiết bị được mô tả như hình 2. Các tác giả này đã thành công trong việc làm bốc hơi 15% graphit và thu được 50% cabon nanotube sau khi làm sạch từ các cấu trúc cacbon thu được.

Trong quá trình cắt laser , xung laser bay hơi một mục tiêu graphite trong một lò phản ứng nhiệt độ cao trong khi một khí gas trơ được chảy vào trong buồng. Ống nano được phát triển trên một bề mặt lạnh hơn lò phản ứng như ngưng tụ carbon bay hơi.

Quá trình được phát triển bởi tiến sĩ Richard Smalley và các đồng nghiệp tại Rice University.

Phương pháp này cho phép thu được hiệu suất khoảng 70% và sản phẩm chủ yếu là ống nano carbon đơn tường với đường kính có thể kiểm soát bởi nhiệt độ phản ứng. Tuy nhiên việc sử dụng phương pháp này vẫn còn bị hạn chế vì chi phí quá cao cho quá trình làm sạch sản phẩm sau khi tổng hợp do độ chọn lọc thấp của cacbon nanotube. Đây cũng là nhược điểm cơ bản của phương pháp cắt laser.

3.     Phương pháp phân huỷ xúc tác các khí chứa cacbon:

Đây là phương pháp có triển vọng nhất để sản xuất cacbon nanotube và nanofibre nhờ chi phí sản xuất thấp và hiệu suất cao. Phương pháp này được áp dụng trong việc tổng hợp chọn lọc nano cacbon dạng ống (nanotube) đơn lớp hay đa lớp (mono or multiwalled), cũng như để tổng hợp nano cacbon dạng sợi (nanofibre).

Hệ thống thiết bị của quá trình tổng hợp các cấu trúc nano carbon theo phương pháp phân huỷ xúc tác các khí chứa carbon chủ yếu gồm: một thiết bị phản ứng hình ống bằng quartz, một lò nung đa vùng, thiết bị đo lưu lượng dòng khí và các phụ kiện. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống tổng hợp được mô tả trên hình 3.

Nguyên tắc của phương pháp này dựa trên việc phân huỷ hỗn hợp khí chứa cacbon dưới dạng hydrocacbon hay monoxyt cacbon và hydro trên các hạt xúc tác kim loại chuyển tiếp trong khoảng nhiệt độ từ 600 - 1000°C. Cấu trúc và hiệu suất của các cấu trúc cacbon phụ thuộc vào nhiều thông số của quá trình tổng hợp: bản chất của kim loại xúc tác, kích thước của hạt kim loại xúc tác, nhiệt độ, thời gian tổng hợp cũng như lưu lượng và thành phần của khí.

Quy trình tổng hợp cacbon nano bằng phương pháp phân huỷ xúc tác các hợp chất cacbon (cụ thể là axêtylen và êtan) trong điều kiện Việt Nam với qui mô phòng thí nghiệm.

Chú thích:

1-    Bình khí C2H2

2-    Bình khí C2H6

3-    Bình khí H2

4-    Bình khí Ar

5-    Bộ giảm áp

6-    Van

7-    Thiết bị điều khiển lưu lượng

8-    Lò nung kiểu ống đa vùng

9-    Thiết bị phản ứng

10-                       Bình rửa khí

11-                       Ống khói

P1: Đồng hồ đo áp trước bộ giảm áp

P2: Đồng hồ đo áp sau bộ giảm áp

Đây là phương pháp có triển vọng nhất để sản xuất cacbon nano ống và sợi nhờ chi phí sản xuất thấp và hiệu suất cao có đường kính trung bình khoảng 30-200nm. Hơn nữa, phương pháp này tương đối đơn giản khi chuyển từ quy mô phòng thí nghiệm sang triển khai thực tế.

4.     Phương pháp CVD:  

Phương pháp cơ bản và được sử dụng để sản xuất CNTs trên thế giới là dựa trên phương pháp CVD, sử dụng nguồn khí có chứa cácbon để lắng đọng trên xúc tác để tạo ra sản phẩm ống nano cácbon. Phương pháp bay hơi lắng đọng hóa học CVD (Chemical vapor deposition) là tạo ra một lớp màng mỏng nhờ liên kết dưới dạng khuếch tán, là kết quả của phản ứng giữa các pha khí với bề mặt được nung nóng. Sản phẩm cuối cùng được tạo ra là một lớp màng phủ cứng và chịu mài mòn có liên kết rất mạnh với vật liệu nền. CVD nhiều khi cúng được gọi là phương pháp phủ nóng, bởi các quá trình được thực hiện ở nhiệt độ 19000F. 

Xúc tác lắng đọng pha hơi của carbon được báo cáo lần đầu năm 1959 (“Walker Jr., P. L.; Rakszawski, J. F.; Imperial, G. R. (1959). "Carbon Formation from Carbon Monoxide-Hydrogen Mixtures over Iron Catalysts. I. Properties of Carbon Formed". J. Phys. Chem. 63 (2): 133”), nhưng đến năm 1993, ống nano carbon mới được tạo thành từ quá trình này (“José-Yacamán, M.; Miki-Yoshida, M.; Rendón, L.; Santiesteban, J. G. (1993). "Catalytic growth of carbon microtubules with fullerene structure". Appl. Phys. Lett. 62 (6): 657”). Năm 2007, những nhà nghiên cứu tại University of Cincinnati phát triển quá trình phát triển các mảng ống nano carbon được liên kết có độ dài 18 mm trên hệ thống phát triển ống nano carbon FirstNano ET3000

          Năm 2007, một nhóm từ Meijo University chứng minh kỹ thuật CVD hiệu quả cao để phát triển ống nano carbon từ băng phiến (“Kumar, Mukul; Ando, Yoshinori (2007). "Carbon Nanotubes from Camphor: An Environment-Friendly Nanotechnology". Journal of Physics: Conference Series 61: 643 ”)

Phát triển nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu ống nanô cácbon đa lớp (MWCNTs) số lượng lớn, giá thành hạ bằng phương pháp CVD nhiệt. Vật liệu chế tạo được có đường kính từ vài đến vài chục nm, dài vài chục micromet, độ sạch ban đầu trên 85% và có thể nâng lên trên 95% bằng cách oxyhoá trong môi trường oxy ở 400oC hoặc ủ nhiệt trong chân không

Hệ thiết bị CVD nhiệt bao gồm:

+ Một lò đốt nhiệt với vùng đốt nằm trong dải 40-50 cm được điều khiển tự động.

Nhiệt độ buồng đốt lên đến 1100oC, độ sai lệch nhiệt độ là 5oC.

+ Ống phản ứng là thạch ach hoặc thép không rỉ với đường kính 6 cm, dài 90 cm

+ Các khí (N2, H2 và C2H2) được đưa vào buồng phản ứng thông qua các van khí, với lưu lượng khí thổi từ 30-2000 ml/phút

Xúc tác để chế tạo vật liệu CNTs có thể tồn tại ở cả 3 dạng: dạng rắn (các màng mỏng chứa sắt, lưới sắt, lưới thép,…); dạng lỏng (các hợp chất và muối chứa sắt) và dạng hơi (ferrocence,…).

Hệ thiết bị CVD nhiệt được dùng để chế tạo lượng lớn vật liệu CNTs (150

gram/ngày) với các cấu trúc và hình dạng khác nhau (dạng ống, thanh, dây và dạng cầu).

1.     Super-growth CVD     

          Quá trình Super-growth CVD (water-asisted chemical vapour deposition) được phát triển bởi Kenji Hata, Sumio Iijima và các đồng nghiệp tại AIST, Japan (“K. Hata et al. (2004). "Water-Assisted Highly Efficient Synthesis of Impurity-Free Single-Walled Carbon Nanotubes". Science 306 (5700): 1362–1365”). Phương pháp này thì hoạt tính và thời gian sống của chất xúc tác được tăng cường bằng cách thêm nước vào lò phản ứng CVD

2.     Low temperature CVD

          Được báo cáo lần đầu tiên năm 2006. Ống nano đơn tường được tìm thấy ở nhiệt độ thấp 350oC. (“K.Hata et al; Science 306 (5700): 1362-1365 (2004)”)

3.     High-efficiency CVD

          Năm 2007, High-eficiency CVD dựa trên khí gas hidrocarbon băng phiến được chứng minh. Phương pháp này hứa hẹn đặc biệt thân thiện với môi trường (“Cantoro, Hoffman, Pisana, Robertson; Nano Letters, Vol6,No6,1107-1112 (2006)”)

4.     HiPco

          Năm 1999, Richard E. Smalley và các cộng sự đã pháp triển phương pháp carbon monoxide áp suất cao (high pressure carbonmonoxide method - HiPco) để tỏng hợp ống nano carbon. (“P.Nikolaev, M.Bronikowski, J.Bradley, R.Kelley, F.Rohmund, D.Colbert, T.Smith, R.E.Smalley; Chem.Phys.Let, 313(1,2), 91-97 (1999)”)

Phương pháp này tạo ra sản phẩm có độ tinh khiết 97% và hiệu suất lọc 90%

Hiện nay thì các phương pháp để tổng hợp ống nano carbon đã được phát triển và cải tiến để có được hiệu suất cao hơn và giá thành hạ, một số các phương pháp cải tiến đã được cấp bằng sáng chế

1.     U.S. Pat. Nos  4,663,230

Carbon fibrils, method for producing same and compositions containing same - May 5, 1987

Inventors: Tennent; Howard G. (Kennett Square, PA)

Assignee: Hyperion Catalysis International, Inc. (Andover, MA)

Appl. No.: 06/678,701

Filed: December 6, 1984

Tóm tắt :

Sáng chế này liên quan đến một sợi nhỏ về cơ bản hình trụ carbon rời rạc đặc trưng bởi đường kính đáng kể liên tục từ khoảng 3,5 đến khoảng 70 nanomet, ví dụ như giữa 7 và 25 nano mét, chiều dài lớn hơn đường kính khoảng 10.sup.2 lần, một khu vực bên ngoài của nhiều lớp cơ bản liên tục của các nguyên tử carbon ra lệnh và lõi bên trong một khu vực riêng biệt, mỗi lớp và lõi xử lý đáng kể tâm về trục hình trụ của sợi nhỏ. Tốt hơn là sợi nhỏ toàn bộ đáng kể của lớp carbon nhiệt. Phát minh xa hơn liên quan đến một đa số của sợi. Các sợi nhỏ hoặc đa số tương đối của sợi sáng chế này có thể được sản xuất bằng cách liên lạc một thời gian thích hợp và ở áp suất phù hợp với một hạt kim loại có chứa phù hợp với một hợp chất phù hợp khí có chứa cacbon, ở nhiệt độ từ khoảng 850 độ C. và 1200 độ C., tỷ lệ trên cơ sở trọng lượng khô của hợp chất có chứa cacbon-kim loại có chứa hạt được ít nhất khoảng 100:1. Các sợi hữu ích trong các vật liệu tổng hợp có một ma trận của, ví dụ, một polymer hữu cơ, một polymer vô cơ hoặc kim loại. Trong một hiện thân của sợi được kết hợp vào vật liệu cấu trúc trong một phương pháp gia cố. Trong những hóa thân khác, các sợi có thể được sử dụng để tăng cường độ dẫn điện hoặc nhiệt của vật liệu, để tăng diện tích bề mặt của một tấm điện cực hoặc tụ điện, để cung cấp một hỗ trợ cho một chất xúc tác, hoặc để che chắn một đối tượng từ bức xạ điện từ.

Claims:

1.                  Một cơ bản hình trụ rời rạc carbon sợi nhỏ đặc trưng bằng một đường kính đáng kể liên tục giữa khoảng 3,5 và khoảng 70 nano mét, chiều dài lớn hơn đường kính 10.sup.2 lần, một khu vực bên ngoài của nhiều cơ bản lớp liên tục của các nguyên tử carbon ra lệnh và-cốt lõi bên trong một khác biệt khu vực, mỗi lớp và lõi xử lý đáng kể tâm về trục hình trụ của các sợi nhỏ

2.                  Một sợi nhỏ yêu cầu bồi thường 1, trong đó cốt lõi là rỗng

3.                  Một sợi nhỏ yêu cầu bồi thường 1, trong đó khu vực cốt lõi bên trong bao gồm các nguyên tử carbon được đặt ít hơn so với nguyên tử cacbon có trật tự khu vực bên ngoài

4.                  V.v

2.     U.S. Pat. Nos  US 7,718,224

 Synthesis of single-walled carbon nanotubes - May 18, 2010

Inventors: Burke; Peter J. (Irvine, CA), Yu; Zhen (Irvine, CA)

Assignee: The Regents of the University of California (Oakland, CA)

Appl. No.: 11/198,902

Filed: August 4, 2005

3.     U.S. Pat. Nos  US 7,615,204

          Direct synthesis of long single-walled carbon nanotube strands -November 10, 2009

Inventors: Ajayan; Pulickel M. (Troy, NY), Wei; Bingqing (Troy, NY), Zhu; Hongwei (Beijing, CN), Xu; Cailu (Beijing, CN), Wu; Dehai (Beijing, CN)

Assignee: Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, NY)
Tsinghua University (Beijing, CN)

4.     U.S. Pat. Nos  US 8,029,760

Method of manufacturing carbon nanotube - October 4, 2011

Inventors: Kondo; Daiyu (Kawasaki, JP), Kawabata; Akio (Kawasaki, JP), Sato; Shintaro (Kawasaki, JP), Iwai; Taisuke (Kawasaki, JP), Nihei; Mizuhisa (Kawasaki, JP)

Assignee: Fujitsu Limited (Kawasaki, JP)

Ngoài ra có thể mua thương phẩm ống nano carbon tại

http://www.nanointegris.com/en/hipco

Prices                             500 mgs      1 Gram

Raw                                $299           $500

Purified                          $399           $700

Super Purified                $1299         $2000

Hoặc Viện khoa học vật liệu Việt Nam

III.           Một số máy móc cần dùng trong thí nghiệm

Mettler Toledo (Greifensee, Switzerland) TGA/SDTA851e để phân tích nhiệt – trọng lực.

Kính hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscopy - TEM)

Kính hiển vi quét nguyên tử (Scanning electron microscopy - SEM)

UV-Vis-NIR range

Raman spectra

IV.           Các kỹ thuật dùng trong thí nghiệm

1.     Bacterial display là kỹ thuật xử lý protein cho tiến trinh protein trong ống nghiệm. Thư viện polypep tide hiển thị trên bề mặt của vi khuẩn có thể được kiểm tra bằng cách xử dụng dòng đếm tế bào hoặc lặp đi lặp lại những thủ tục lựa chọn

(Kemp, D. J.; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78(7): 4520-4524, 1981, and Helfman, D. M., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80(1): 31-35, 1983)

2.     Yeast display là kỹ thuật được sử dụng trong xử lý protein. Kỹ thuật yeast display lần đầu tiên được công bố bởi phòng thí nghiệm của giáo sư K. Dane Wittrup. Công nghệ này được bán cho các phòng thí nghiệm của Abbott năm 2001  (Chien C T, et al., Proc Natl Acad Sci USA 1991 Nov. 1; 88(21): 9578-82)

3.     Tổng hợp peptide tổ hợp pha rắn (combinatorial solid phase peptide synthesis)  đã được đăng ký

          Các sáng chế liên quan

a)      U.S. Pat. Nos. 5,449,754

Generation of combinatorial libraries - September 12, 1995

Inventors: Nishioka; Gary M. (Pataskala, OH)

Assignee: H & N Instruments, Inc. (Newark, OH)

Appl. No.: 08/231,494

Filed: April 22, 1994

Tóm tắt :

Công nghệ in phun mực được áp dụng cho việc tạo ra các đơn vị thư viện hợp chất hóa học. Các loại phun mực được sử dụng để bơm nhiều giọt nước lên bề mặt một hỗ trợ thích hợp, các giọt nước bao gồm các dung dịch có chứa các đơn vị của các hợp chất hóa học sẽ gắn với bề mặt hỗ trợ. Giọt sau đó được tiêm, bằng mỗi vòi phun, vào đơn vị hỗ trợ trực thuộc, giọt nước có chứa các đơn vị sẽ gắn với các đơn vị hỗ trợ như đính kèm. Bước thứ hai là lặp đi lặp lại để tạo ra nhiều hợp chất hóa học đơn vị khác nhau. Công nghệ in phun mực cho phép sự lắng đọng của các giọt nhỏ mà không chồng chéo lên nhau hoặc splatter. Hệ thống này đặc biệt hữu ích trong việc tạo ra các thư viện của các hợp chất peptide nhiều nơi đơn vị là các axit amin.

Claims :

          Giọt tiêm của một dung dịch chất lỏng đầu tiên có chứa một trong những đơn vị xử lý để gắn vào bề mặt từ các vòi phun được xây dựng theo cách thức của một đầu mực in phun được bố trí gửi cho biết giọt nước lên bề mặt tại các địa điểm riêng biệt chọn lọc trên bề mặt đểcác đơn vị này gắn vào các bề mặt hỗ trợ

          Giọt tiêm của một dung dịch chất lỏng thứ hai có chứa một trong những đơn vị được xử lý để gắn vào các đơn vị cho biết dung dịch chất lỏng đầu tiên nối từ vòi phun vị trí gây ra những giọt thứ hai để va chạm vào các địa điểm chọn lọc để các đơn vị nói thứ hai chất lỏng đính kèmcho các đơn vị đầu tiên chất lỏng khớp nối giải pháp kèm theo để  hỗ trợ.

          Giọt tiêm thứ ba của một dung dịch chất lỏng có chứa một trong những đơn vị xử lý để gắn vào các đơn vị cho biết chất lỏng đầu tiên hoặc thứ hai giải pháp từ đầu phun vị trí gây ra giọt nước ảnh hưởng đến các giọt chọn trước của thứ hai giọt dung dịch chất lỏng để các đơn vịcho biết thứ ba chất lỏng gắn vào các đơn vị nói đầu tiên hoặc thứ hai dung dịch chất lỏng.

v.v.

b)     U.S. Pat. Nos. 5,480,971

Peralkylated oligopeptide mixtures  - January 2, 1996

Inventors: Houghten; Richard A. (Solana Beach, CA), Ostresh; John M. (Encinitas, CA), Blondelle; Sylvie (La Jolla, CA)

Assignee: Houghten Pharmaceuticals, Inc. (San Diego, CA)

Appl. No.: 08/257,782

Filed: June 9, 1994

c)      U.S. Pat. Nos. 5,585,275

Pilot apparatus for peptide synthesis and screening  - December 17, 1996

Inventors: Hudson; Derek (San Anselmo, CA), Johnson; Charles R. (Berkeley, CA), Giebel; Lutz (Burlingame, CA)

Assignee: Arris Pharmaceutical Corporation (South San Francisco, CA)

Appl. No.: 08/079,741

Filed: June 18, 1993

d)     U.S. Pat. Nos. 5,639,603

Synthesizing and screening molecular diversity - June 17, 1997

Inventors: Dower; William J. (Menlo Park, CA), Barrett; Ronald W. (Sunnyvale, CA), Gallop; Mark A. (Palo Alto, CA), Needels; Michael C. (Oakland, CA)

Assignee: Affymax Technologies N.V. (Curacao, AN)

Appl. No.: 08/146,886

Filed: November 2, 1993

4.     Phage display technology là một phương pháp để nghiên cứu về protein-protein, protein, peptide, và các tương tác protein-DNA sử dụng khuẩn để kết nối các protein với thông tin di truyền mã hóa chúng. Hiển thị Phage đã được phát minh bởi George P. Smith năm 1985 và ông đã chứng minh màn hình hiển thị của các peptide thể thực khuẩn dạng sợi pha trộn các peptide quan tâm gene3 của thể thực khuẩn dạng sợi. Công nghệ này tiếp tục được phát triển và cái thiện bởi các nhóm tại at the MRC Laboratory of Molecular Biology with Winter and McCafferty and The Scripps Research Institute with Lerner and Barbas

a)    U.S. Pat. Nos. 5,223,409

Directed evolution of novel binding proteins - June 29, 1993

Inventors: Ladner; Robert C. (Ijamsville, MD), Guterman; Sonia K. (Belmont, MA), Roberts; Bruce L. (Milford, MA), Markland; William (Milford, MA), Ley; Arthur C. (Newton, MA), Kent; Rachel B. (Boxborough, MA)

Assignee: Protein Engineering Corp. (Cambridge, MA)

Appl. No.: 07/664,989

Filed: March 1, 1991

Tóm tắt :

Để có được một protein mới liên kết chống lại một mục tiêu được lựa chọn, phân tử DNA, mỗi mã hóa một protein gồm một của một họ ràng buộc tương tự như lĩnh vực tiềm năng và tín hiệu một cấu trúc gọi cho màn hình hiển thị của các protein trên bề mặt bên ngoài của một tế bào vi khuẩn được lựa chọn, bào tử vi khuẩn hoặc thể thực khuẩn (gói di truyền) được giới thiệu vào một gói di truyền. Protein này được thể hiện và lĩnh vực tiềm năng liên kết được hiển thị trên bề mặt ngoài của gói. Các tế bào hoặc virus mang các lĩnh vực liên kết mà nhận ra những phân tử mục tiêu được phân lập và khuếch đại. Các lĩnh vực liên kết thành công sau đó được đặc trưng. Một hoặc nhiều trong các lĩnh vực này liên kết thành công được sử dụng như một mô hình cho việc thiết kế của một họ mới của lĩnh vực tiềm năng ràng buộc, và quá trình được lặp đi lặp lại cho đến khi liên kết mới lĩnh vực có một mối quan hệ mong muốn cho các phân tử mục tiêu là thu được. Trong một hiện thân, họ đầu tiên các lĩnh vực tiềm năng ràng buộc có liên quan đến chất ức chế trypsin tụy trâu, bò, gói di truyền là M13 thể thực khuẩn và protein bao gồm các tín hiệu giao thông bề mặt bên ngoài của các protein M13 gen III.

5.     Gắn protein lên bề mặt ống nano carbon

a)    U.S. Pat. Nos. 8,039,583 – October 18 , 2011

b)    U.S. Pat. Nos 8,039,584 – October 18 , 2011

c)     U.S. Pat. Nos. 8,044,176 – October 25 , 2011

Carbon nanotube binding peptides

Inventors: Jagota; Anand (Bethlehem, PA), Lustig; Steven Raymond (Landenberg, PA), Wang; Siqun (Wilmington, DE), Wang; Hong (Kennett Square, PA)

Assignee: E. I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, DE)

Appl. No.: 12/896,041

Filed: October 1, 2010

Tóm tắt:

Peptide đã được tạo ra có ái lực liên kết các cấu trúc nano carbon và đặc biệt là các ống nano carbon. Peptide hoặc sáng chế nói chung là khoảng mười hai axit amin trong chiều dài. Phương pháp để tạo ra các liên kết peptide ống nano carbon cũng tiết lộ

Claims:

1. Một thành phần bao gồm một chất nền vững chắc được phủ một peptide có trình tự axit amin được lựa chọn từ nhóm bao gồm Nos SEQ ID: 157-166.

2. Thành phần theo yêu cầu 1 trong đó peptide được gắn trên một thể thực khuẩn.

3. Thành phần theo yêu cầu bồi thường 1 xa hơn tục bao gồm ít nhất một ống nano carbon bị ràng buộc quan.

6.     Gắn DNA lên bề mặt ống nano carbon

a)     U.S. Pat. Nos. 6,958,216

DNA-bridged carbon nanotube arrays- October 25, 2005

Inventors:

Kelley; Shana O. (Boston, MA), Fourkas; John (Chestnut Hill, MA), Naughton; Michael (Norwood, MA), Ren; Zhifeng (Newton, MA)

Assignee:

The Trustees of Boston College (Chestnut Hill, MA)

Appl. No.:

10/042,911

Filed:

January 9, 2002

Tóm tắt :

Một lớp học của các thiết bị cảm biến sinh học có bao gồm một chất nền bao gồm một loạt các ống nano carbon (CNTs) hóa học gắn các phân tử sinh học được tiết lộ. Các phân tử sinh học thuộc có khả năng dẫn điện được đáp ứng với những thay đổi hóa học xảy ra như là kết quả của sự tương tác của họ với các loài mục tiêu. Một phương tiện cho các phương tiện để sử dụng DNA là một vật liệu tiềm năng trong các thiết bị cảm biến điện tử phân tử, chủ yếu dựa trên quá trình phản ứng phân tử electron chuyển giao giữa các nhà tài trợ và các chất nhận gắn DNA cũng tiết lộ, bao gồm cả thành phần, phương pháp sản xuất và sử dụng của họ được mô tả .

Claims:

1.                 Một carbon dẫn điện ống nano mảng bao gồm: a) ít nhất một cặp ống nano carbon ống mỗi có một kết thúc gần và kết thúc một xa, nói gần endsattached một chất nền, b) một loại vật liệu kim loại gắn liền với một phần của ống nano carbonống bao gồm cả kết thúc xa, và c) một hợp chất sinh học dẫn điện gắn liền với các vật liệu kim loại, và cung cấp electricalconnectivity giữa các cặp ống ống nano.

2.                 Ống nano carbon dẫn điện mảng yêu cầu bồi thường 1 bao gồm ít nhất một cặp ống nano liên kết dẫn điện proximally ống vị trí trên một bề mặt chất nền như vậy mà kết thúc xa của họ là cầu nối hợp chất sinh học theelectrically dẫn.

3.                 Ống nano carbon dẫn điện mảng yêu cầu bồi thường 1 trong đó các ống lượn ống nano là một bức tường hoặc một ống nano carbon đa vách.

4.                 V.v.

b)    U.S. Pat. Nos. 7,625,702

Helical wrapping of single-walled carbon nanotubes by genomic DNA -December 1, 2009

Inventors:

Cha; Jennifer Nam (Union City, CA)

Assignee:

International Business Machines Corporation (Armonk, NY)

Appl. No.:

11/313,098

Filed:

December 20, 2005

7.     Dùng ống nano carbon để vận chuyển thuốc

a)    U.S. Pat. Nos. 7,070,810

Use of buckysome or carbon nanotube for drug delivery - July 4, 2006

Inventors: Hirsch; Andreas (Rathsberg, DE), Sagman; Uri (Toronto, CA), Wilson; Stephen R. (Houston, TX)

Assignee: C Sixty Inc. (Houston, TX)

Appl. No.: 10/367,646

Filed: February 14, 2003

Tóm tắt :

Thành phần và phương pháp quản lý một đại lý trị liệu một loài động vật có vú được tiết lộ. Các thành phần bao gồm hoặc là (i) các túi bao gồm một fullerene thay thế amphiphilic, trong đó các đại lý trị liệu hiện diện ở bên trong túi hoặc giữa các lớp của thành túi, (ii) một fullerene thay thế, bao gồm một lõi fullerene và phân nưa chức năng, trong đó đại lý trị liệu có liên quan với các fullerene thay thế, hoặc (iii) các ống nano carbon, trong đó các đại lý trị liệu là liên kết cộng hóa trị ngoại quan cho các ống nano carbon.

Claims:

1.                 Một túi có một nội thất, ngoại thất, và một bức tường, trong đó các bức tường bao gồm một hoặc nhiều lớp, trong đó mỗi lớp bao gồm một cấu trúc thay thế fullerene có tôi: (B) sub.b - C.sub.n-(A.) sub.a (I) trong đó C.sub.n là một phân nưa fullerene bao gồm n nguyên tử cacbon, trong đó n là một số nguyên và 60.ltoreq.n.ltoreq.240; B là một phân nưa hữu cơ bao gồm từ 1 đến khoảng 40cực headgroup moieties; b là một số nguyên và 1.ltoreq.b.ltoreq.5, b mỗi liên kết cộng hóa trị ngoại quan để C.sub.n thông qua 1 hoặc 2 carbon-carbon, carbon-oxy, hay carbon-nitơ trái phiếu;là một phân nưa hữu cơ bao gồm một ga cuối gần C.sub.n và một hoặc nhiều Termini xa để C.sub.n, trong đó các Termini xa C.sub.n mỗi bao gồm - C sub.xH.sub.y, trong đó x là một số nguyên 8.ltoreq.x.ltoreq.24, và y là một số nguyên và 1.ltoreq.y.ltoreq.2x 1, là một số nguyên, 1.ltoreq.a.ltoreq0,5; 2.ltoreq.b + a.ltoreq.6 và mỗi liên kết cộng hóa trị ngoại quan để C.sub.n thông qua 1 hoặc 2 carbon-carbon, oxy carbon, hoặc carbon-nitơ trái phiếu, trong đó các bức tường túibao gồm ít nhất khoảng 50% mol fullerene thay thế, và, trong đó các bên của túi, một phần của bức tường giữa hai lớp, hoặc cả hai bao gồm một đại lý trị liệu.

2.                 Các túi yêu cầu bồi thường 1, trong đó các bức tường là một màng 2 lớp.

3.                 Các túi yêu cầu bồi thường 1, trong đó các bức tường là một màng đơn lớp.

4.                 V.v

8.     Các vật liệu khác

Dòng tế bào ung thư vú người MCF-7 có thể mua hoặc xin từ American Type Cell Culture (Manassas, VA)

Dòng tế bào ung thư vú ở chuột 4T1có thể mua từ American Type Cell Culture (Manassas, VA)

Plasmid p53 mua từ addgene (Cambridge, MA)

Paclitaxel (PTX) là chất ức chế phân bào được sử dụng trong điều trị ung thư, có thể đặt mua ở các công ty dược phầm

Polyethylene Glycol (PEG) Dùng để gắn các PTX lên ống nano carbon có thể đặt mua của các công ty dược phầm

Và một số các hóa chất khác

Tài liệu tham khảo

1.     http://patft.uspto.gov/

2.     wikipedia.org

3.     sigmaaldrich.com

4.     Carbon Nanotubes Enhance Cytotoxicity Mediated by Human Lymphocytes In Vitro

Zhao Sun., Zhe Liu., Jie Meng, Jie Meng ,Jinhong Duan, Sishen Xie, Xin Lu, Zhaohui Zhu,Chen, Wang, Shuchang Chen, Haiyan Xu, Xian-Da Yang

5.     CARBON NANOTUBES FOR MEDICAL APPLICATIONS

A.R. Harutyunyan, B.K. Pradhan, G.U. Sumanasekera, E.Yu. Korobko, A.A. Kuznetsov3

6.     Carbon Nanotubes in Biology and Medicine:  in vitro  and  in vivo Detection, Imaging and Drug Delivery

Zhuang Liu, Scott Tabakman, Kevin Welsher, Hongjie Dai*

Department of Chemistry, Stanford University, CA 94305

7.     Drug Delivery with Carbon Nanotubes for Cancer Treatment

Zhuang Liu, Kai Chen, Corrine Davis, Sarah Sherlock, Qizhen Cao, Xiaoyuan Chen, and Hongjie Dai

8.     ethylenediamine functionalized-single-walled nanotube (f-sWNT)-assisted in vitro delivery of the oncogene suppressor p53 gene to breast cancer McF-7 cells

Alokita Karmakar, Stacie M Bratton, Enkeleda Dervishi, Anindya ghosh, Meena Mahmood, Yang Xu, Lamya Mohammed saeed, Thikra Mustafa, Dan casciano, Anna radominska-Pandya, Alexandrus Biris

Biochemistry Department, University of Arkansas for Medical sciences; Nanotechnology center, Applied science Department; Department of chemistry, University of Arkansas, Little rock, Ar, UsA