多孔球霰石碳酸鈣微球作為藥物載體

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碳酸鈣是重要的化學材料,原料豐富,生產流程簡單,應用性能優良。廣泛應用於橡膠、油墨、醫藥、食品等領域。在醫藥領域中,碳酸鈣的用途更為廣泛。碳酸鈣本身是一種優良的鈣源添加劑和補充劑。碳酸鈣作為補充鈣藥物的主要成分,含鈣量高,吸收良好,生物利用率高。藥用碳酸鈣可以作為一些藥材的基底、填充劑,也可以用來製備發酵培養基質。不但提供微生物所需的鈣源,也維持體系pH值的穩定性。是生物發酵過程中不可或缺的緩衝劑。值得注意的是,碳酸鈣作為典型的生物材料,被用來建構基因、酵素和藥物的遞送智慧載體。

碳酸鈣主要有三種晶體形式:方解石、文石和球霰石。其中,球霰石屬正交晶系,其晶胞結構與方解石略有差異。由於其晶胞結構中含有碳酸根離子和鈣離子,且晶胞結構的對稱性和排列有序性使其呈現球形。球霰石碳酸鈣在自然界中很少存在。通常情況下,球霰石是一種由奈米級微晶球粒組成的多晶球霰石,而不是像方解石和文石那樣的單晶。此外,球霰石碳酸鈣還有盤狀、片狀、六角形、透鏡狀等形貌。球形球霰石碳酸鈣被認為是最有前途的碳酸鈣類型。

在三種常見的結晶碳酸鈣中,方解石是熱力學最穩定的晶型,其次是文石,而霞石是一種極不穩定的晶型,在水溶液中極容易轉變為熱力學穩定的方解石或文石。在不同的環境下,添加某些物質可以穩定球霰石,並減緩其向方解石晶體的轉變。研究表明,在碳酸鈣合成過程中加入不同的合成條件、不同的添加劑以及不同的後處理方法,碳酸鈣微球的晶型變得可控。在此基礎上,透過調節溫度、pH、時間等條件實現碳酸鈣微球晶型的控制和選擇性合成。透過球霰石碳酸鈣微球的生成途徑和晶胞結構的分析,可以有效調控其形貌、尺寸和物理性質。

相較於另外兩種晶型,球霰石型奈米氧化鋁除了具有密度小、白色無味、可被酸分解、化​​學性質穩定等常規性質外,還具有中空或多孔結構、粒徑分佈均勻、微奈米尺寸、親水性強、比表面積大、溶解分散性好、生物相容性及安全性強、可降解性、相變能力因此球霰石碳酸鈣作為無機藥物載體材料具有廣泛的應用前景。

CaCO3微奈米粒子可用於多種親水性或疏水性藥物的緩釋。由於CaCO3在人體內降解緩慢,可作為長效藥物傳遞系統,使藥物在體內長期保留。 pH敏感的PEI-CO2@CaCO3膠體粒子可以將球霰石碳酸鈣奈米粒子上的反應基團與目標腫瘤細胞中的靶向分子結合,從而達到藥物轉運和腫瘤抑制的效果。

球霰石的多孔形態和發達的內部結構使其能夠容納各種性質的分子。這些粒子可以有效地捕獲各種生物活性物質,包括低分子量化合物和大分子,並透過物理吸附(擴散)進入孔隙或在粒子形成過程中共沉澱(共合成)的方式將其負載到晶石中。具有可調粒徑和pH敏感性的球霰石碳酸鈣微球更適合藥物和基因傳遞。

碳酸鈣基先進功能材料的新應用