中國粉體網(wǎng)訊  碳酸鈣，富含構(gòu)成基本生物體的鈣元素，先天便具備優(yōu)異的生物兼容性和較強(qiáng)的可吸收性。近年來，隨著納米技術(shù)的不斷進(jìn)步，納米碳酸鈣在醫(yī)療領(lǐng)域逐漸展露出不俗的應(yīng)用潛力。

以目前的粉體技術(shù)而言，納米碳酸鈣易于合成、表面可修飾性強(qiáng)，并且碳酸鈣本身pH響應(yīng)性敏銳，溶解性好，表面暴露鈣離子對陰離子(比如羧酸根和磷酸根離子)有很強(qiáng)的親和力，故而被廣泛用作納米載體和生物治療領(lǐng)域。

微觀形貌的球形碳酸鈣

1碳酸鈣在生物治療領(lǐng)域的應(yīng)用

碳酸鈣材料的生物治療主要圍繞藥物或者基因傳遞體系，包括純的碳酸鈣載體，中空或者多層結(jié)構(gòu)的碳酸鈣載體以及有機(jī)-無機(jī)雜化碳酸鈣載體。

1.1基因藥物載體

研究認(rèn)為，炎癥在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲和轉(zhuǎn)移過程中起著重要作用。因此，開發(fā)多功能基因載體在不引起炎癥的同時(shí)增強(qiáng)治療效果具有重要意義。

徐福建等以組裝的海藻酸鈉膠束為模板，利用生物礦化法制備尺寸和形貌可調(diào)的海藻酸鈉-碳酸鈣雜化納米顆粒，并應(yīng)用于溫和光熱增強(qiáng)的基因治療。

為了同時(shí)引入溫和光熱性質(zhì)和基因遞送功能，通過席夫堿/邁克爾加成反應(yīng)，利用聚多巴胺包覆層將陽離子聚合物修飾到一維海藻酸鈉-碳酸鈣納米顆粒的表面。一方面，陽離子聚合物可用于基因轉(zhuǎn)染；另一方面，聚多巴胺賦予載體溫和光熱性能和光聲成像能力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在低功率密度的近紅外光照射下，載體產(chǎn)生的溫和光熱效應(yīng)可以促進(jìn)載體內(nèi)吞。同時(shí)，載體的降解可以進(jìn)一步促進(jìn)基因釋放，從而提高基因轉(zhuǎn)染效率。所構(gòu)建的基因載體可以在獲得更好的治療效果的同時(shí)防止炎癥反應(yīng)。此外，載體還可通過超聲/光聲雙模式成像實(shí)現(xiàn)對腫瘤治療過程的監(jiān)測，這為腫瘤治療提供一種新的思路。

此外，Zhao等設(shè)計(jì)并合成了一種具有生物相容性和生物降解性的超順磁性碳酸鈣晶體用于藥物-基因共遞送。具有多孔結(jié)構(gòu)的碳酸鈣晶體負(fù)載了阿霉素(DOX)，Au-DNA和Fe₃O₄@二氧化硅納米粒，具有較高的細(xì)胞攝取效率，且DOX與基因有效靶向在腫瘤部位，集生物醫(yī)學(xué)成像和藥物遞送于一體。

1.2細(xì)胞靶向鈣化

Zhao等提出癌細(xì)胞靶向鈣化(CCTC)的方法，選擇葉酸受體(FR)過表達(dá)的HeLa細(xì)胞，來吸附葉酸(FA)分子，然后在局部富集Ca²⁺，誘導(dǎo)特定的細(xì)胞鈣化，并由此產(chǎn)生的鈣礦物包裹癌細(xì)胞，誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡。

研究結(jié)果表明，與傳統(tǒng)化療相比，CCTC治療可以有效抑制腫瘤生長和轉(zhuǎn)移，而不損害正常細(xì)胞。這一成果可能代表了一種用選擇性鈣化替代硬化治療腫瘤疾病的方法。

Zhu等選擇硫酸軟骨素作為最佳靶劑和連接劑，誘導(dǎo)外源Ca²⁺和CO₃^2-原位生物礦化，生成靶向癌細(xì)胞膜的生物相容性碳酸鈣納米結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，生成的CaCO₃納米結(jié)構(gòu)可阻斷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，導(dǎo)致線粒體膜電位崩潰，乳酸脫氫酶釋放增加，最終誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。這一研究可能為癌癥的有效和特異性治療帶來希望。

2碳酸鈣在超聲成像領(lǐng)域的應(yīng)用

通過將納米碳酸鈣與有機(jī)熒光分子(比如吲哚類菁，吲哚菁綠)，無機(jī)納米材料(比如金納米，四氧化三鐵)或者元素離子(比如錳離子，銪離子，釓離子)等材料相結(jié)合，令熒光成像、磁共振成像等成像模式得以實(shí)現(xiàn)。

超聲成像是一種普遍的易操控的非侵入性診斷方式，并且相比于其他診斷方式其對于病人來說更加安全和舒適。然而，因?yàn)槟[瘤組織具有類似于正常組織的超聲屬性，所以對腫瘤的超聲成像常常不具有其他成像方式表現(xiàn)出的高分辨率，這增加了超聲成像在腫瘤診斷中區(qū)分腫瘤組織與正常組織的難度。

幸運(yùn)的是，基于碳酸鈣的超聲增強(qiáng)造影劑已被發(fā)展起來用于提高超聲成像的分辨率。碳酸鈣納米生物材料能夠在腫瘤酸性位點(diǎn)生成二氧化碳?xì)怏w，由于連續(xù)生成的二氧化碳納米氣泡結(jié)合成微米氣泡，強(qiáng)回波反射超聲信號(hào)得以持續(xù)存在，進(jìn)而大大增強(qiáng)了超聲成像的信號(hào)。

例如，Kim課題組將碳酸鈣納米材料包覆成為一種基于普朗尼克的柔性生物兼容型納米載體，并用作超聲增強(qiáng)造影劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種材料在含血清的培養(yǎng)基介質(zhì)中表現(xiàn)出高的膠態(tài)穩(wěn)定性并且在腫瘤位點(diǎn)1小時(shí)內(nèi)極大提高超聲成像造影信號(hào)的強(qiáng)度。

結(jié)語

納米碳酸鈣在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，除上述內(nèi)容外，還被廣泛用于醫(yī)療耗材、補(bǔ)鈣劑、酸性疾病治療劑等多個(gè)方面，材料性質(zhì)和運(yùn)用技術(shù)頗為成熟。此外，目前國內(nèi)醫(yī)藥領(lǐng)域用碳酸鈣產(chǎn)品的生產(chǎn)已逐步發(fā)展起來，如正和、天石、凱恩斯等眾多納米碳酸鈣企業(yè)在醫(yī)藥用碳酸鈣生產(chǎn)研發(fā)方面都取得了一定成績。粉體網(wǎng)編輯認(rèn)為，碳酸鈣在醫(yī)療領(lǐng)域，潛力和價(jià)值都十分值得期待。

參考來源

汪偉，等：非晶碳酸耗基納米生物材料的設(shè)計(jì)、合成與應(yīng)用研究，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

蘇慧，等：細(xì)胞表面殼化的研究進(jìn)展，太原理工大學(xué)

周葉舒，等：無機(jī)納米材料在藥物遞送中的研究進(jìn)展，中國藥科大學(xué)學(xué)報(bào)

Fu-Jian Xu.Biomineralized calcium carbonate nanohybrids for mild photothermal heating-enhanced gene therapy，Biomaterials