The viability of carbon nanotubes in diagnosing and treating cancer

Abstract

This thesis evaluates the viability of carbon nanotubes for the diagnosis and treatment of cancer. Viability is defined as the safe and effective implementation of an application, resulting in desired outcomes while minimizing harmful effects. By presenting and evaluating scientific literature sourced primarily through the Scopus database, the thesis covers major known determinants of safe and successful applications, and highlights areas requiring further research.

A central theme is the functionalization of carbon nanotubes, which involves modifying the surface or internal content of the tubes via covalent or noncovalent bonding. Safety is evaluated in the context of patient health, covering the toxicity, biodistribution, and biodegradation of carbon nanotubes. Examples of applications are provided to illustrate functionalization in practice and highlight potential benefits.

The thesis identifies functionalization as the primary factor influencing viability, followed by particle size. Pristine carbon nanotubes are found to be toxic, having an impact that exacerbates cancer. Most applications are determined to be immature for clinical trials due to a reliance on data from in vitro studies and variability of methods and reporting between research groups.

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan hiilinanoputkien soveltuvuutta syövän diagnosointiin ja hoitoon. Soveltuvuus määritellään sovelluksen turvallisena ja tehokkaana toteutuksena, joka johtaa haluttuihin lopputuloksiin minimoiden samalla haitalliset vaikutukset. Kandidaatintyössä käydään läpi merkittävimmät tunnetut tekijät, jotka määräävät sovellusten turvallisuuden ja onnistumisen, sekä tuodaan esiin aihealueita, jotka tarvitsevat lisää tutkimusta. Työn perustana käytetään tieteellistä kirjallisuutta, joka on pääsääntöisesti haettu Scopus tietokannan kautta.

Keskeinen teema työssä on hiilinanoputkien funktionalisointi, johon kuuluu putkien pinnan tai sisällön muokkaaminen kemiallisten sidosten kautta. Turvallisuutta tarkastellaan potilasturvallisuuden näkökulmasta, kattaen hiilinanoputkien myrkyllisyyden, levittäytymisen kehossa, sekä biohajoamisen. Sovelluskohteista annetaan esimerkkejä funktionalisoinnin havainnollistamiseksi käytännössä ja mahdollisten hyötyjen esiintuomiseksi.

Funktionalisoinnin todetaan olevan ensisijainen hiilinanoputkien soveltuvuuteen vaikuttava tekijä putkien koon lisäksi. Funktionalisoimattomien putkien todetaan olevan myrkyllisiä ja omaavan syöpäriskiä kasvattavan vaikutuksen. Useimpien sovellusten todetaan olevan epäkypsiä kliinisiin kokeisiin, koska nykyinen data perustuu pitkälti in vitro -tutkimuksiin. Lisäksi tutkimusryhmien välillä on vaihtelua menetelmien ja raportointistandardien välillä.