คาร์บอนดอตกับการประยุกต์ใช้ทางด้านเภสัชศาสตร์
DOI:
https://doi.org/10.69598/tbps.17.2.37-52คำสำคัญ:
คาร์บอนดอต, ระบบนำส่งยา, โฟโตลูมิเนสเซนต์บทคัดย่อ
คาร์บอนดอตคือวัสดุนาโนคาร์บอน เป็นหนึ่งในวัสดุนาโนที่มีความสำคัญและได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก มีการพัฒนาและประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางสำหรับงานทางด้านเภสัชศาสตร์ เช่น การพัฒนาระบบนำส่งยา ระบบนำส่งสารพันธุกรรม และภาพทางชีวภาพ คาร์บอนดอตมีคุณสมบัติที่โดดเด่นในด้านการเรืองแสงฟลูออเรสเซนต์ นอกจากนี้ยังเป็นวัสดุที่สามารถเข้ากับเซลล์ของสิ่งมีชีวิตได้ดี มีความเป็นพิษต่ำ เข้ากับน้ำหรือกระจายตัวดีในน้ำ สังเคราะห์ง่าย มีสเถียรภาพสูง และสามารถเติมหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิวของคาร์บอนดอตได้อีกด้วย ปัจจุบันวิธีที่ถูกนำมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์โครงสร้างนาโนดังกล่าวมีเป็นจำนวนมาก สามารถแบ่งออกเป็น 2 กระบวนการหลัก ได้แก่ เทคโนโลยีจากบนลงล่าง และเทคโนโลยีจากล่างสู่บน โดยเทคโนโลยีแบบล่างสู่บนกลายเป็นวิธีที่นิยมในการสังเคราะห์คาร์บอนดอต เพราะเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ต้นทุนน้อย เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม หลังจากกระบวนการสังเคราะห์เสร็จสิ้น โครงสร้างและสมบัติเชิงทัศนศาสตร์ถูกนำไปตรวจสอบโดยอาศัยเทคนิคอัลตราไวโอเลต-วิสิเบิล สเปกโทรสโคปี เทคนิคโฟโตลูมิเนสเซนต์ สเปกโทรสโคปี เทคนิคฟูเรียร์ทรานสฟอร์ม-อินฟราเรด สเปกโทรสโคปี เทคนิคเอกซเรย์โฟโตอิเล็กตรอน สเปกโทรสโคปี เทคนิคเอกซเรย์ดิฟแฟรกชัน เทคนิครามาน สเปกโตรสโคปี และค่าฟลูออเรสเซนต์ควอนตัมยีลด์ บทความนี้ได้รวบรวมเกี่ยวกับทฤษฎีพื้นฐาน รวมถึงข้อดีและขอเสียของวิธีที่ใช้ในการสังเคราะห์คาร์บอนดอต การตรวจสอบลักษณะเฉพาะ และการประยุกต์ใช้ทางด้านเภสัชศาสตร์ คาร์บอนดอตที่ถูกสังเคราะห์ด้วยกระบวนการที่เหมาะสมจะถูกพัฒนาไปเป็นวัสดุนาโนที่มีศักยภาพเพื่อนำไปประยุกต์ใช้ให้เกิดประสิทธิภาพอย่างสูงสุดในงานด้านต่างๆต่อไป
เอกสารอ้างอิง
National Nanotechnology Center. Knowing nanotechnology. [Internet]. [cited 2022 Jun 20]. Available from: https://www.nanotec.or.th/th/รู้จักนาโนเทคโนโลยี
Xu X, Ray R, Gu Y, Ploehn HJ, Gearheart L, Raker K, et al. Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments. J Am Chem Soc. 2004;126:12736–7.
Wang Y, Hu A. Carbon quantum dots: Synthesis, properties and applications. J Mater Chem C. 2014;2:6921–39.
Mansuriya BD, Altintas Z. Carbon dots: Classification, properties, synthesis, characterization, and applications in Health care-an updated review (2018-2021). J Nanomater. 2018;11:2525.
Wang Y, Zhu Y, Yu S, Jiang C. Fluorescent carbon dots: Rational synthesis, tunable optical properties and analytical applications. RSC Adv. 2017;7:40973–89.
Khayal A, Dawane V, Amin MA, Tirth V, Yadav VK, Algahtani A, et al. Advances in the methods for the synthesis of carbon dots and their emerging applications. Polymers. 2021;13:3190.
Tajik S, Dourandish Z, Zhang K, Beitollahi H, Le Q van, Jang HW, et al. Carbon and graphene quantum dots: A review on syntheses, characterization, biological and sensing applications for neurotransmitter determination. RSC Adv. 2020;10:15406–29.
Hasan MR, Saha N, Quaid T, Toufiq Reza M. Formation of carbon quantum dots via hydrothermal carbonization: Investigate the effect of precursors. Energies. 2021;14:986.
Yu T, Wang H, Guo C, Zhai Y, Yang J, Yuan J. A rapid microwave synthesis of green-emissive carbon dots with solid-state fluorescence and pH-sensitive properties. R Soc Open Sci. 2018;5:180245.
Ma C, Yin C, Fan Y, Yang X, Zhou X. Highly efficient synthesis of N-doped carbon dots with excellent stability through pyrolysis method. J Mater Sci. 2019;54:9372–84.
Jorns M, Pappas D. A review of fluorescent carbon dots, their synthesis, physical and chemical characteristics, and applications. J Nanomater. 2021;11:1448.
Cutrim ESM, Vale AAM, Manzani D, Barud HS, Rodríguez-Castellón E, Santos APSA, et al. Preparation, characterization and in vitro anticancer performance of nanoconjugate based on carbon quantum dots and 5-Fluorouracil. Mater Sci Eng C. 2021;120:111781.
Duan Q, Ma Y, Che M, Zhang B, Zhang Y, Li Y, et al. Fluorescent carbon dots as carriers for intracellular doxorubicin delivery and track. J Drug Deliv Sci Technol. 2019;49:527–33.
Liu J, Li R, Yang B. Carbon Dots: A new type of carbon-based nanomaterial with wide applications. ACS Cent Sci. 2020;6:2179–95.
Zhou J, Deng W, Wang Y, Cao X, Chen J, Wang Q, et al. Cationic carbon quantum dots derived from alginate for gene delivery: One-step synthesis and cellular uptake. Acta Biomater. 2016;42:209–19.
Bayati M, Dai J, Zambrana A, Rees C, Fidalgo de Cortalezzi M. Effect of water chemistry on the aggregation and photoluminescence behavior of carbon dots. J Environ Sci (China). 2018;65:223–35.
Liu C, Zhang P, Zhai X, Tian F, Li W, Yang J, et al. Nano-carrier for gene delivery and bioimaging based on carbon dots with PEI-passivation enhanced fluorescence. Biomaterials. 2012;33:3604–13.
Ehtesabi H, Massah F. Improvement of hydrophilicity and cell attachment of polycaprolactone scaffolds using green synthesized carbon dots. Mater Today Sustain. 2021;13:100075.
Kathiravan A, Gowri A, Srinivasan V, Smith TA, Ashokkumar M, Asha Jhonsi M. A simple and ubiquitous device for picric acid detection in latent fingerprints using carbon dots. Analyst. 2020;145:4532–9.
Wang Q, Zhang C, Shen G, Liu H, Fu H, Cui D. Fluorescent carbon dots as an efficient siRNA nanocarrier for its interference therapy in gastric cancer cells. J Nanobiotechnology. 2014;12:1-12.
Zhu S, Song Y, Zhao X, Shao J, Zhang J, Yang B. The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): current state and future perspective. Nano Res. 2015;8:355–81.
Dugam S, Nangare S, Patil P, Jadhav N. Carbon dots: A novel trend in pharmaceutical applications. Ann Pharm Fr. 2021;79:335–45.
Yang L, Wang Z, Wang J, Jiang W, Jiang X, Bai Z, et al. Doxorubicin conjugated functionalizable carbon dots for nucleus targeted delivery and enhanced therapeutic efficacy. Nanoscale. 2016;8:6801–9.
Kong T, Hao L, Wei Y, Cai X, Zhu B. Doxorubicin conjugated carbon dots as a drug delivery system for human breast cancer therapy. Cell Prolif. 2018;51:12488.
Zhou C, Li H, Liu Y, Wang K. Design and synthesis of dual-responsive carbon nanodots loaded with cisplatin for targeted therapy of lung cancer therapy and nursing care. J Clust Sci. 2022;33:331–8.
Arsalani N, Nezhad-Mokhtari P, Jabbari E. Microwave-assisted and one-step synthesis of PEG passivated fluorescent carbon dots from gelatin as an efficient nanocarrier for methotrexate delivery. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019;47:540–7.
Chakraborty C, Sharma AR, Sharma G, Doss CGP, Lee SS. Therapeutic miRNA and siRNA: Moving from Bench to Clinic as Next Generation Medicine. Mol Ther Nucleic Acids. 2017;8:132–43.
Pierrat P, Wang R, Kereselidze D, Lux M, Didier P, Kichler A, et al. Efficient invitro and invivo pulmonary delivery of nucleic acid by carbon dot-based nanocarriers. Biomaterials. 2015;51:290–302.
Goh EJ, Kim KS, Kim YR, Jung HS, Beack S, Kong WH, et al. Bioimaging of hyaluronic acid derivatives using nanosized carbon dots. Biomacromolecules. 2012;13:2554–61.
Amjadi M, Abolghasemi-Fakhri Z, Hallaj T. Carbon dots-silver nanoparticles fluorescence resonance energy transfer system as a novel turn-on fluorescent probe for selective determination of cysteine. J Photochem Photobiol. A: Chem. 2015;309:8–14.
Shahshahanipour M, Rezaei B, Ensafi AA, Etemadifar Z. An ancient plant for the synthesis of a novel carbon dot and its applications as an antibacterial agent and probe for sensing of an anti-cancer drug. Mater Sci Eng C. 2019;98:826–33.
Riviere JE. Pharmacokinetics of nanomaterials: an overview of carbon nanotubes, fullerenes and quantum dots. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2008;1:26–34.
