Карбонат кальция — важный химический материал с обильным сырьем, простым процессом производства и превосходными эксплуатационными характеристиками. Он широко используется в резине, чернилах, медицине, продуктах питания и других областях. В области медицины карбонат кальция используется более широко. Сам по себе карбонат кальция является отличной добавкой и дополнением к источнику кальция. Карбонат кальция, как основной ингредиент препаратов с добавками кальция, имеет высокое содержание кальция, хорошую абсорбцию и высокую биодоступность. Фармацевтический карбонат кальция может использоваться в качестве базового материала и наполнителя для некоторых медицинских материалов, а также может использоваться для приготовления матрицы ферментационной культуры. Он не только обеспечивает источник кальция, необходимый микроорганизмам, но и поддерживает стабильность pH системы. Это незаменимый буфер в процессе биологической ферментации. Стоит отметить, что карбонат кальция использовался в качестве типичного биоматериала для создания интеллектуальных носителей для доставки генов, ферментов и лекарств.
Существуют три основные кристаллические формы карбоната кальция: кальцит, арагонит и ватерит. Среди них ватерит — это орторомбический кристалл с небольшими отличиями в структуре элементарной ячейки от кальцита. Поскольку его структура элементарной ячейки содержит ионы карбоната и ионы кальция, а симметрия и упорядоченное расположение структуры элементарной ячейки делают ее сферической. Карбонат кальция ватерит редко встречается в природе. Обычно ватерит — это поликристаллический ватерит, состоящий из наноразмерных микрокристаллических шариков, а не из одного кристалла, как кальцит и арагонит. Кроме того, карбонат кальция ватерит также имеет дискообразную, хлопьевидную, гексагональную, линзообразную и другие морфологии. Сферический карбонат кальция ватерит считается наиболее перспективным типом карбоната кальция.
Среди трех распространенных кристаллических карбонатов кальция кальцит является наиболее термодинамически стабильной кристаллической формой, за ним следует арагонит, в то время как нефелин — чрезвычайно нестабильной кристаллической формой, которая очень легко превращается в термодинамически стабильный кальцит или арагонит в водном растворе. В различных средах добавление определенных веществ может стабилизировать ватерит и замедлить его кристаллическую трансформацию в кальцит. Исследования показали, что при добавлении различных условий синтеза, различных добавок и различных методов последующей обработки к синтезу карбоната кальция кристаллическая форма микросфер карбоната кальция становится контролируемой. На этой основе контроль и селективный синтез кристаллической формы микросфер карбоната кальция могут быть достигнуты путем регулирования температуры, pH, времени и других условий. Благодаря анализу пути образования и структуры элементарной ячейки микросфер карбоната кальция ватерита можно эффективно регулировать его морфологию, размер и физические свойства.
По сравнению с двумя другими кристаллическими формами тип ватерита обладает обычными свойствами, такими как низкая плотность, белый цвет и отсутствие запаха, кислоторазлагаемый и химически стабильный и т. д., а также имеет полую или пористую структуру, равномерное распределение размеров частиц, микро-наноразмер, высокую гидрофильность, большую удельную площадь поверхности, хорошую растворимость и диспергируемость, хорошую биосовместимость и безопасность, хорошую разлагаемость, сильную способность к фазовому переходу, сферическое распределение и другие характеристики. Таким образом, карбонат кальция фатерита имеет широкие перспективы применения в неорганических материалах-носителях лекарств.
Микронаночастицы CaCO3 могут использоваться для замедленного высвобождения различных гидрофильных или гидрофобных лекарств. Поскольку CaCO3 медленно распадается в организме человека, его можно использовать в качестве системы доставки лекарств длительного действия для удержания лекарств в организме в течение длительного времени. Коллоидные частицы PEI-CO2@CaCO3, чувствительные к pH, могут связывать реактивные группы на наночастицах карбоната кальция фатерита с целевыми молекулами в целевых опухолевых клетках, тем самым достигая эффекта транспортировки лекарств и ингибирования опухоли.
Пористая морфология и развитая внутренняя структура фатерита позволяют ему вмещать молекулы с различными свойствами. Эти частицы могут эффективно захватывать различные биоактивные вещества, включая низкомолекулярные соединения и макромолекулы, и загружать их в кристаллический камень посредством физической адсорбции (диффузии) в поры или соосаждения (сосинтеза) в процессе формирования частиц. Микросферы карбоната кальция Фатерита с регулируемым размером частиц и чувствительностью к pH больше подходят для доставки лекарств и генов.