【碳酸钙无机纳米粒子研究现状文献综述3800字】

纳米材料引起了工业界和研究界的极大兴趣。这些智能功能材料由不同的组件组成，在生物医学应用领域提供了巨大的机会。多孔材料用于生物医学方面的研究，主要取决于其独特的理化特性和能力(Timinetal.2015)。多孔纳米/微米颗粒被认为是最合适的药物传递载体(Wangetal.2017)。其中，二氧化硅、碳酸钙和磷酸钙是很有前途的载体(Khashirovaetal.2015)。这些颗粒能够将大量的抗癌或治疗性生物活性分子运送到治疗疾病所需的位置，与单独的药物相比，具有更基于碳酸钙(CaCO₃)和钙制剂的纳米药物载体有几个优点：如改进的药代动力学特征，可以使用亲脂性药物。与自由用药相比，循环时间更长，由于使用的剂量更低，整体毒性更低(Baezaetal.2017);多孔载体的孔径范围很广，可以负载不同性质的治疗药物，如低分子量药物、蛋白质、遗传物质(DNA、RNA);可用的表面积和孔隙网络甚至提供了加入无机纳米颗粒(例如，氧化铁、金、银无机纳米粒子被包裹在载体的多孔结构中，多孔载体的表面可以很容易的被各种配体(如抗体、适配体、生物活性聚合物和多肽)功能化，从而在血流中获得更高的体内稳定性(Alexanderetal.2013)。如使用聚乙二醇化来避免巨噬细胞捕获，以及/或调整载体在所需区域积累的主动靶向特性(Behzadietal.2017)。此外，多孔载体的尺寸可以通过不同的合成方法来调整。通过改变颗粒的大小和形状，可以控制不同细胞类型的内化过程。此外，二氧化硅、碳酸钙和磷酸钙载体是可生物降解的，可以安全地通过肾脏排出体外。图1显示了多孔载体在药物传递应用中的主要优势(Feliuetal.2016)。Widerangeof碳酸钙药物载体多孔碳酸钙(CaCO₃)作为一种潜在的药物包封候选材料已经研究了几十年(Botsetal.2012)。CaCO₃自然表现为方解石、文石和球霰石的形式(雷云2014)。CaCO₃是通过形成活性碳酸钙(ACC)和随后的转变路径(ACC-球霰石-方解石)来形成的。球霰石的进一步成熟很容易通过溶解-沉淀过程来确定，最终形成方解石。CaCO₃的转变受温度控制，调控温度可以用来制备CaCO₃纳米粒子(Becketal.2010)。方解石和文石具有多面体晶体，而球霰石通常是球形或不规则的。因为它具有大的孔隙率和比表面积，并且可以在相对温和的条件下快速溶解。近年来，球霰石颗粒因其低热力学稳定性和高溶解度被认为是一种优良的药物递送载体和良好的生物活性物质(Trushinaetal.2014)。多孔球霰石纳米/微粒由于其大的孔隙率和表面积为吸附敏感的化合物和控制药物释放增大了可能性。碳酸钙纳米粒的合成与负载现有的CaCO₃纳米粒的合成方法可分为化学(Costaetal.2017)和微生物(Achaletal.2014)两大类。后一种方法是细菌介导合成，利用含有碳酸盐离子的微生物代谢产物与环境中存在的钙离子反应形成CaCO₃。化学方法通常基于乳液技术和沉淀反应(Shirsathetal.2016)。工业生产碳酸钙的传统方法是二氧化碳通双射流沉淀技术和溶剂热生长技术(Sometal.2016)。Qing等人研究了CaCO₃颗粒(如颗粒直径及其尺寸)对细胞摄取的影响。研究表明，通过控制合成的物理化学参数，如溶液的pH值、盐浓度的比例和反应的时间，可以改变CaCO3颗粒的大小和形状(Qingetal.2016)。通过调整搅拌时间，颗粒尺寸可以在微米范围内变化。通过改变应用溶剂的组成和盐的浓度比，可以控制碳酸钙颗粒的几何形状(球形、椭球形和立方体)。Wang等人研究了从含羧甲基壳聚糖的水溶液中析出的杂化CaCO₃微球纳米粒被认为更有利于生物医学应用，因为这些颗粒比微米颗粒更有效地被大多数细胞吸收。另外，具有较高的孔隙率和比表面积，使得球霰石纳米/微粒有利于多种药物和生物分子的吸附。碳酸钙纳米粒的药物负载将药物分子装入CaCO₃载体有三种方法。活性化合物可以在CaCO₃合成过程中共沉淀(Hanafyetal.2015),主要适用于水溶性分子。另一种方法是将制备好的颗粒注入到药物溶液中，并不断搅拌或摇动(Qiuetal.2012)。在这种情况下，合成的核孔可以通过物理吸附药物分子或通过渗透来填充。在后一种方法中，可以使用有机溶剂来负载水溶性较差的药物。然而，由于强溶质-溶剂相互作用减少了CaCO₃对药物的吸附，开发高负载的注入方法具有挑战性。因此，需要将足够量的药物溶解在溶剂中，以获得足够的药物负载。作为注入法的替代方法，可以使用减压溶剂蒸发法(Preisigetal.2014)。这种方法适宜于负载水溶性或水溶性差的药物。在这种情况下，毛细管力发挥了驱动孔隙填充的作用。为了将小的药物分子负载到CaCO₃中，带电荷的大分子可以通过共沉淀法将大分子包裹在CaCO₃中，然后为带正电荷的药物提供额外的吸引力(Olgaetal.对于药物负载和递送最有效的方法是在CaCO₃的内部沉积电荷相反的聚电解质，并将其组装成一层一层的微胶囊(Hussainetal.2016)。该方法适用于各种化合物的包封，特别是低溶性药物。大分子在多孔碳酸钙颗粒内的吸附被认为是受CaCO₃表面静电相互作用和蛋白质-蛋白质相互作用的控制。此外，大分子在固液界面上的吸附可以通过其他几个过程来确定，例如由于核心表面的聚合物组分延伸到周围的水相而产生的空间相互作用。水化状态的改变和大分子结构的重排可能发生在分子吸附调控的过程中。多孔碳酸钙颗粒中大分子的负载受其分子量的影响，这是由于颗粒的扩散受限于渗透和与碳酸盐表面的亲和力。通过调节溶液的pH值，可以改变静电层层组装的微胶囊具有多种功能，如多组分输送和有效的多酶催化(Kurapatietal.因此，载药碳酸钙颗粒特别适合于各种生物分子的控制释放和递送。这些系统有望提高体内不易吸收药物的生物利用度，从而降低治疗剂量。另外，研究表明，使用不同的物质可以来调节CaCO₃颗粒的结晶，如淀粉、油酸、壳聚糖和各种蛋白质(Yangetal.2010)。胶囊药物在碳酸钙多孔结构中的释放对环境pH值敏感。在pH<5的酸性介质中，球霰石颗粒更容易发生再结晶下，球霰石晶体的可溶性较差发性释放，然后是几乎恒定的释放。因此，这使得球霰石颗粒更有利于作为pH响应药物传递系统，特别是在肿瘤酸性环境和细胞内/溶酶体室中pH触发抗癌药物的释放(Yingyuanetal.2013)。释放速率可以根据颗粒和孔隙的大小来控制大分子的吸附可以使颗粒保存在球霰石多相晶体中，减缓重结晶过程，降低药物释放速率(Alenaetal.2015)。透明质酸、聚赖氨酸和表面活性剂(吐温80)等不同涂层可以延缓洛哌丁胺从CaCO₃载体中的释放。透明质酸修饰的微粒子的释放延长率为10%(Tewesetal.2016)。碳酸钙纳米粒药物递送系统体外和体内实验均证实了CaCO3颗粒的药物缓释性。CaCO3颗粒具有独特的生物相容性和负载不同治疗药物的能力。研究表明，CaCO₃纳米粒可作为载体递送各种生物物质，如药物、蛋白质、多肽和基因等(Begumetal.2016)。由于CaCO₃具有较高的生物相容性、生物降解性和pH敏感特性，因此在开发药物递送系统方面具有很好的潜力(Yingetal.2014)。Som等在体内实验表明，CaCO₃纳米颗粒可以调节局部pH值，抑制肿瘤生长。CaCO3颗粒大小影响肿瘤酸性pH值的碱化效率。碳酸钙纳米粒在体内的溶解使pH渐近增加到7.4(Somet阿霉素作为抗癌药物常被用来研究CaCO₃载体体系。Wang等人研究了使用CaCO₃载体共递送阿霉素和Au-DNA纳米颗粒用于药物和基因治疗方面表现出较好的疗效(Wangetal.2016b)。Qiu等人研究了另一种不溶于水的抗癌药物喜树碱在CaCO₃微球中封装(Qiuetal.2012)。Wu等人在CaCO₃载体的基础上开发了多药物传递系统，包括阿霉素和紫杉醇等(Wuetal.2016)。研究表明，双载药纳米颗粒增强了细胞抑制作用，特别是对耐药癌细胞。另外，对含有四环素包封多肽的CaCO3微球的抗菌活性和pH依赖性药物释放进行了观察。研究表明，所封装的药物能够发出适合光学成像和检测的荧光(Begumetal.2016),从而使其成为多功能材料。另外，基于CaCO₃的复合纳米综上所述，可以得出结论，CaCO₃多孔载体在靶向给药方面具有很好的潜力。然而，碳酸钙载体也有一定的缺点，如碳酸钙颗粒的合成过程在大多数情况下是非常敏感的，因此，不总是完全可重复。外界温度、反应混合速度、反应前驱体纯度的微小变化可导致碳酸钙颗粒大小和形状的变化。1.ALG,AJL,AYH,Apolysaccharideandsultheimmunosuppression.CarbohydratePolym2.AchalV,PanX.InfluenceofCalciumSourcesonMicroCalciumCarbonatePrecipitationbyBac3.AhmedK.EncapsulationofCurcumininO/WNanoemulBioaccessibilityAfterInVitroDigestion.2010.4.AhmedK,YanL,McclementsDJ,HangXproperties.FoodChemistry,2012,132:799-807.5.Alena,Sergeeva,Roman,Sergeev,Ekaterina,LengertBogdan,Parakhonskiy.CompositeMagnetiteandProteinContainingCaCO3Recrystallization-MediatedReleaseP6.Alexander,Timin,Evgeniy,Rumyantsev.Silver-SilicaBioNanoScience,2013,3:415-422.viaNanoenabledDisruptionofMultipleBarriersinAntigenCross-PresentationofDendriticCellsCalciumInterferenceforEnhancedCheACSnano,2020,14:7639-7650.8.BaInunIN,AliasNHCharacterization,PropertiesandApplications-AReview.AdvancedMaterialsResearch,2015,1113:147-152.9.BaezaA,Ruiz-MolinaD,Vallet-RegíM.RecentadvananoparticlesfordrugdeliverynanoparticlesandnanoscaDeliv,2017,14:783-796.10.Bang,SeokJ,Chung,HeeY,SuJ,Lee,SungH,Song,HoE,effectofapolysaccharide-richextractohangover.DiePharmazie-AnInternationalJournalofPharmaceuticalSciences,2015.11.BeckR,Acalciumcarbonate.JournalofCrystalGrowth,2010,312:2226-2238.12.BegumG,ReddyTNTherapeuticandImagingApplications.AcsAppliedMaterials&Interfaces,2016,8:22056.BrownD,AlkilanyAM,FarokhzadOC,MahmoudiM.Cellularuptakeofnanoparticles:journeyinsidethecell.ChemicalSocietyReviews,214.BelzbergWongvibulsinS,PritchardT,RohY,W,etal.PrurigoNodular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