Przejdź do sekcji głównej Przejdź do głównego menu Przejdź do stopki
  • Zarejestruj
  • Zaloguj
  • Język
    • English
    • Język Polski
  • Menu
  • Strona domowa
  • Aktualny numer
  • Archiwum
  • O czasopiśmie
    • O czasopiśmie
    • Przesyłanie tekstów
    • Zespół redakcyjny
    • Polityka prywatności
    • Kontakt
  • Zarejestruj
  • Zaloguj
  • Język:
  • English
  • Język Polski

KOSMOS

Nanorurki węglowe w biotechnologii roślin: zastosowania, wyzwania i perspektywy
  • Strona domowa
  • /
  • Nanorurki węglowe w biotechnologii roślin: zastosowania, wyzwania i perspektywy
  1. Strona domowa /
  2. Archiwum /
  3. Tom 74 Nr 2 (346) (2025): Rośliny i ludzie – wspólna historia, wspólna przyszłość /
  4. Artykuły

Nanorurki węglowe w biotechnologii roślin: zastosowania, wyzwania i perspektywy

Autor

  • Julia Kawa Zakład Anatomii i Cytologii Roślin, Instytut Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin, Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
  • Katarzyna Gieczewska Zakład Anatomii i Cytologii Roślin, Instytut Biologii Eksperymentalnej i Biotechnologii Roślin, Wydział Biologii Uniwersytetu Warszawskiego https://orcid.org/0000-0001-5400-868X

DOI:

https://doi.org/10.12775/KOSMOS.2025.013

Słowa kluczowe

nanorurki węglowe, biotechnologia roślin, transformacja genetyczna, bioczujniki, nanotechnologia w rolnictwie

Abstrakt

Nanorurki węglowe (CNT) to nanomateriały o unikalnych właściwościach fizykochemicznych, które znajdują coraz szersze zastosowanie w biotechnologii roślin. W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy dotyczący ich wpływu na kiełkowanie i wzrost roślin, działanie przeciwdrobnoustrojowe, zastosowanie jako nośników materiału genetycznego oraz narzędzi do monitorowania procesów fizjologicznych z wykorzystaniem bioczujników. Opisano zarówno pozytywne efekty, takie jak stymulacja wzrostu i poprawa odporności na stres, jak i potencjalne ryzyka związane z toksycznością. Wskazano na potrzebę dalszych badań nad mechanizmami działania CNT oraz konieczność opracowania bezpiecznych i skutecznych metod ich aplikacji w rolnictwie. Perspektywy zastosowań CNT obejmują precyzyjną inżynierię genetyczną, diagnostykę oraz inteligentne zarządzanie uprawami w zrównoważonym rolnictwie przyszłości.

Bibliografia

Balasubramanian, K. i Burghard, M., 2006. Biosensors based on carbon nanotubes. Analytical and Bioanalytical Chemistry 385, 452–468. https://doi.org/10.1007/s00216006-0314-8

Bayda, S., Adeel, M., Tuccinardi, T., Cordani, M. i Rizzolio, F., 2019. The History of Nanoscience and Nanotechnology: From Chemical-Physical Applications to Nanomedicine. Molecules 25. https://doi.org/10.3390/molecules25010112

Boonyaves, K., Ang, M.C., Park, M., Cui, J., Khong, D.T., i in., 2023. Near-Infrared Fluorescent Carbon Nanotube Sensors for the Plant Hormone Family Gibberellins. Nano Letters 23, 916–924. https://doi.org/10.1021/acs. nanolett.2c04128

Canas, J.E., Long, M., Nations, S., Vadan, R., Dai, L., i in., 2008. Effects of functionalized and nonfunctionalized single-walled carbon nanotubes on root elongation of select crop species. Environmental Toxicology and Chemistry 27, 1922–1931. https://doi.org/10.1897/08-117.1

Cassell, A.M., Raymakers, J.A., Kong, J., i Dai, H.J.,1999. Large scale CVD synthesis of single-walled carbon nanotubes. Journal of Physical Chemistry B 103, 6484–6492. https://doi.org/DOI10.1021/jp990957s

Chen, M., Sun, Y., Liang, J., Zeng, G., Li, Z., i in., 2019. Understanding the influence of carbon nanomaterials on microbial communities. Environment International 126, 690–698. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.02.005

Demirer, G.S., Zhang, H., Matos, J.L., Goh, N.S., Cunningham, F.J., i in., 2019. High aspect ratio nanomaterials enable delivery of functional genetic material without DNA integration in mature plants. Nature Nanotechnology 14, 456–464. https://doi.org/10.1038/s41565-019-0382-5

Dhingra, P., Sharma, S., Singh, K.H., Kushwaha, H.S., Barupal, J.K., i in., 2022. Seed priming with carbon nanotubes and silicon dioxide nanoparticles influence agronomic traits of Indian mustard (Brassica juncea) in field experiments. Journal of King Saud University – Science 34, 102067. https://doi.org/10.1016/j.jksus.2022.102067

Evtugyn, G., 2022. Bionanotechnology in multiplex assays. Mikrochim Acta 189, 335. https://doi.org/10.1007/s00604-022-05443-x Golestanipour, A., Nikkhah, M., Aalami, A., i Hosseinkhani, S., 2018. Gene Delivery to Tobacco Root Cells with Single-Walled Carbon Nanotubes and Cell-Penetrating Fusogenic Peptides. Molecular Biotechnology 60, 863–878. https://doi.org/10.1007/s12033-018-0120-5

Gonzalez-Garcia, Y., Cadenas-Pliego, G., Alpuche-Solis, A.G., Cabrera, R.I., i JuarezMaldonado, A., 2021. Carbon Nanotubes Decrease the Negative Impact of Alternaria solani in Tomato Crop. Nanomaterials 11. https://doi.org/10.3390/nano11051080

Hasnain, M.S. i Nayak, A.K., 2019. Carbon Nanotubes for Targeted Drug Delivery. Springer Singapore. Iijima, S., 1991. Helical Microtubules of Graphitic Carbon. Nature 354, 56–58. https://doi.org/DOI 10.1038/354056a0

Islam, T., Kalkar, S., Tinker-Kulberg, R., Ignatova, T., i Josephs, E.A., 2024. The „Duckweed Dip”: Aquatic Spirodela polyrhiza Plants Can Efficiently Uptake Dissolved, DNAWrapped Carbon Nanotubes from Their Environment for Transient Gene Expression. ACS Synthetic Biology 13, 687–691. https://doi.org/10.1021/acssynbio.3c00620

Khodakovskaya, M., Dervishi, E., Mahmood, M., Xu, Y., Li, Z., i in., 2009. Carbon nanotubes are able to penetrate plant seed coat and dramatically affect seed germination and plant growth. ACS Nano 3, 3221–3227. https://doi.org/10.1021/nn900887m

Kwak, S.Y., Lew, T.T.S., Sweeney, C.J., Koman, V.B., Wong, M.H., i in., 2019. Chloroplastselective gene delivery and expression in planta using chitosan-complexed singlewalled carbon nanotube carriers. Nature Nanotechnology 14, 447–455. https://doi.org/10.1038/s41565-019-0375-4

Lara-Romero, J., Campos-Garcia, J., Dasgupta-Schubert, N., Borjas-Garcia, S., Tiwari, D.K., i in., 2017. Biological effects of carbon nanotubes generated in forest wildfire ecosystems rich in resinous trees on native plants. PeerJ 5, e3658. https://doi.org/10.7717/peerj.3658

Luo, Y., Zeng, W., Lei, G., Hou, Y., Ao, C. i in., 2022. The effects of multiwalled carbon nanotubes and Bacillus subtilis treatments on the salt tolerance of maize seedlings. Front Plant Sci 13, 1093529. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1093529

Miralles, P., Johnson, E., Church, T.L., i Harris, A.T., 2012. Multiwalled carbon nanotubes in alfalfa and wheat: toxicology and uptake. Journal of the Royal Society Interface 9, 3514–3527. https://doi.org/10.1098/rsif.2012.0535

Monthioux, M., i Kuznetsov, V.L., 2006. Who should be given the credit for the discovery of carbon nanotubes? Carbon 44, 1621–1623. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2006.03.019

Park, S., i Ahn,Y.J., 2016. Multi-walled carbon nanotubes and silver nanoparticles differentially affect seed germination, chlorophyll content, and hydrogen peroxide accumulation in carrot (L.). Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 8, 257–262. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2016.09.012

Rani, N., Kumari, K., i Hooda, V., 2025. The role of nanoparticles in transforming plant genetic engineering: advancements, challenges and future prospects. Functional & Integrative Genomics 25, 23. https://doi.org/10.1007/s10142-025-01528-x

Safdar, M., Kim, W., Park, S., Gwon, Y., Kim, Y.O., i in., 2022. Engineering plants with carbon nanotubes: a sustainable agriculture approach. Journal of Nanobiotechnology 20. https://doi.org/10.1186/s12951-02201483-w

Samadi, S., Saharkhiz, M.J., Azizi, M., Samiei, L., i Ghorbanpour, M., 2020. Multi-walled carbon nanotubes stimulate growth, redox reactions and biosynthesis of antioxidant metabolites in Thymus daenensis celak. in vitro. Chemosphere 249, 126069. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126069

Star, A., Gabriel, J.C.P., Bradley, K., i Grüner, G., 2003. Electronic detection of specific protein binding using nanotube FET devices. Nano Letters 3, 459–463. https://doi.org/10.1021/nl0340172

Szollosi, R., Molnar, A., Kondak, S., i Kolbert, Z., 2020. Dual Effect of Nanomaterials on Germination and Seedling Growth: Stimulation vs. Phytotoxicity. Plants 9. https://doi.org/10.3390/plants9121745

Turner, A.P.F., 2015. Biosensors: Fundamentals and applications – Historic book now open access. Biosensors & Bioelectronics 65, A1–A1. https://doi.org/10.1016/j. bios.2014.10.027

Vithanage, M., Seneviratne, M., Ahmad, M., Sarkar, B., i Ok, Y.S., 2017. Contrasting effects of engineered carbon nanotubes on plants: a review. Environmental Geochemistry and Health 39, 1421–1439. https://doi.org/10.1007/s10653-017-9957-y

Vithanage, M., Seneviratne, M., Ahmad, M., Sarkar, B., i Ok, Y.S., 2018. Correction to: Contrasting effects of engineered carbon nanotubes on plants: a review. Environmental Geochemistry and Health 40, 569. https://doi.org/10.1007/s10653-017-0050-3

Wu, H., Nissler, R., Morris, V., Herrmann, N., Hu, P., i in., 2020. Monitoring Plant Health with Near-Infrared Fluorescent H2O2 Nanosensors. Nano Letters 20, 2432–2442. https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b05159

Zahrebelnei, F., Lima, D., de Lara, L.S., Gryczak, D.W., Carmo, T., i in., 2025. A sensitive electrochemical DNA biosensor for detecting the genome of a plant growth-promoting bacteria. Talanta 286, 127484. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2024.127484

Zhang, H., Yue, M.X., Zheng, X.K., Xie, C.S., Zhou, H., i in., 2017. Physiological Effects of Single- and Multi-Walled Carbon Nanotubes on Rice Seedlings. Ieee Transactions on Nanobioscience 16, 563–570. https://doi.org/10.1109/Tnb.2017.2715359

Zhao, G., Zhao, Y., Lou, W., Abdalmegeed, D., Guan, R., i in., 2020. Multi-Walled Carbon Nanotubes Can Promote Brassica napus L. and Arabidopsis thaliana L. Root Hair Development through Nitric Oxide and Ethylene Pathways. International Journal of Molecular Sciences 21. https://doi.org/10.3390/ijms21239109

KOSMOS

Pobrania

  • PDF

Opublikowane

2025-06-30

Numer

Tom 74 Nr 2 (346) (2025): Rośliny i ludzie – wspólna historia, wspólna przyszłość

Dział

Artykuły

Licencja

Prawa autorskie (c) 2026 KOSMOS

Creative Commons License

Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe.

Statystyki

Liczba wyświetleń i pobrań: 18
Liczba cytowań: 0

W górę

Akademicka Platforma Czasopism

Najlepsze czasopisma naukowe i akademickie w jednym miejscu

apcz.umk.pl

Partnerzy platformy czasopism

  • Akademia Ignatianum w Krakowie
  • Akademickie Towarzystwo Andragogiczne
  • Fundacja Copernicus na rzecz Rozwoju Badań Naukowych
  • Instytut Historii im. Tadeusza Manteuffla Polskiej Akademii Nauk
  • Instytut Kultur Śródziemnomorskich i Orientalnych PAN
  • Instytut Tomistyczny
  • Karmelitański Instytut Duchowości w Krakowie
  • Ministerstwo Kultury i Dziedzictwa Narodowego
  • Państwowa Akademia Nauk Stosowanych w Krośnie
  • Państwowa Akademia Nauk Stosowanych we Włocławku
  • Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie
  • Polska Fundacja Przemysłu Kosmicznego
  • Polskie Towarzystwo Ekonomiczne
  • Polskie Towarzystwo Ludoznawcze
  • Towarzystwo Miłośników Torunia
  • Towarzystwo Naukowe w Toruniu
  • Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
  • Uniwersytet Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie
  • Uniwersytet Mikołaja Kopernika
  • Uniwersytet w Białymstoku
  • Uniwersytet Warszawski
  • Wojewódzka Biblioteka Publiczna - Książnica Kopernikańska
  • Wyższe Seminarium Duchowne w Pelplinie / Wydawnictwo Diecezjalne „Bernardinum" w Pelplinie

© 2021- Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Deklaracja dostępności Sklep wydawnictwa