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Bisher noch nicht ausreichend erforscht sind gesundheitsschädigende, sogenannte nanotoxische Effekte, die im Zusammenhang mit Kohlenstoffnanoröhren auftreten können.^[1] Eine Argumentation weist auf die längliche räumliche Struktur hin, die der von Asbest ähnelt.^[2][3] Des Weiteren zeigen Tierversuche unterschiedliche Ergebnisse, insbesondere in Bezug auf Entzündungsreaktionen im Lungengewebe von Mäusen. Eine neuere Studie hat insbesondere die Aktivierung und Weiterleitung von entzündlichen Signalen durch mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren über den Siglec-14-DAP12-Syk-Signalweg und die Möglichkeiten ihrer pharmakologischen Kontrolle aufgezeigt.^[4] In neueren Arbeiten zu den toxischen Wirkungen von Kohlenstoffnanoröhren finden die bei der Synthese verbleibenden metallischen Rückstände (Cobalt, Nickel, Molybdän und Eisen) aus dem Katalysator immer mehr Beachtung. Akut toxische Reaktionen gehen vermutlich auf diese Verunreinigungen zurück. Aufgereinigte Präparationen von CNTs zeigen keine akuten toxischen Effekte. Durch Zusätze von verzweigten „Antennen“ mit Carboxyl(-COO–)-Gruppen auf den Fullerenen (zu dessen Unterarten auch Kohlenstoffnanoröhren gehören) werden hydrophile Fullerene geschaffen, die nervenzellschützend wirken sollen. Die Bedingung dafür ist wieder die Reinheit des Fullerens bzw. der Kohlenstoffnanoröhre (keine Metalle, Radikale usw.).^[5]

Pathologische Veränderungen, wie etwa die Ausbildung von Wucherungen in der Lunge, scheinen jedoch von CNTs ausgelöst zu werden, was ihnen ein schädliches Potenzial bescheinigt.

Eine interessante Entdeckung betrifft die Interaktion von Kohlenstoffbasierten Nanomaterialien, einschließlich einwandiger Kohlenstoffnanoröhren, mit der Darmmikrobiota. Eine Studie hat gezeigt, dass diese Nanomaterialien von der Darmmikrobiota von Mäusen fermentiert werden können, wodurch anorganischer Kohlenstoff aus den CNTs in organische Butyrat umgewandelt wird. Diese Interaktion könnte Auswirkungen auf die Funktion (Proliferation und Differenzierung) von Darmstammzellen haben.^[6]