多孔碳酸鈣都有哪些高端應(yīng)用領(lǐng)域？

　　多孔材料是一類具備特殊性質(zhì)的材料(多孔碳酸鈣制備技術(shù)及最新研究進(jìn)展)，一般具有大的比表面積、良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和生物降解性，而且降解速率適宜，使得該材料能夠在藥物、電子、陶瓷等諸多領(lǐng)域得以廣泛利用，是非常具有發(fā)展前景的功能材料。

　　1、藥物載體

　　藥物載體是靶向給藥的重要組成部分，尤其在一些重大疾病治療方面(如癌癥、高血糖等)顯得特別受關(guān)注。選為藥物載體的物質(zhì)既要滿足能裝載足量的藥物，并與其不起反應(yīng)，又要滿足能在特定條件下充分釋放藥物，發(fā)揮藥效，同時(shí)還要滿足載體本身無毒、性質(zhì)穩(wěn)定等要求。傳統(tǒng)的載體往往存在難分解、有毒或孔容量小等問題。

　　利用多孔碳酸鈣作為載體，不但能有效解決上述問題，同時(shí)它還能直接作為藥物應(yīng)用于補(bǔ)鈣、抑制胃酸等。因此，近年來，國內(nèi)外將多孔碳酸鈣應(yīng)用于藥物傳輸?shù)难芯恳苍絹碓蕉唷?/p>

　　李亮等主要采用模板劑法等方法，在室溫條件下制備得到了諸如球形、方形、花瓣形等不同納米結(jié)構(gòu)的多孔碳酸鈣，并將其用于裝載不同的藥物。通過模擬藥物在不同釋放環(huán)境(如腸液和胃液)中的釋放效果實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多孔碳酸鈣作為藥物載體時(shí)能有效地延長藥物釋放時(shí)間，其藥物裝載量也比較高，主要受碳酸鈣材料自身結(jié)構(gòu)的影響。

　　在印度，KURAPATI等利用β-環(huán)糊精作為添加劑制備得到的碳酸鈣裝載疏水性藥物，發(fā)現(xiàn)對香豆素和尼羅紅有很好的裝載效果。

　　ZHANG等研究了多孔碳酸鈣對Hela細(xì)胞的生物相容性，結(jié)果表明：多孔碳酸鈣的生物相容性比其他納米材料要好。

　　利用多孔碳酸鈣的無毒和良好的生物相容性，日本的HARUTA博士率領(lǐng)自己的科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了裝載胰島素研究。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)研究表明，利用多孔碳酸鈣負(fù)載胰島素，通過鼻腔給藥能夠快速作用，控制血糖含量，尤其適合糖尿病人餐后血糖的控制，不過此項(xiàng)研究還得進(jìn)行更長期的毒性實(shí)驗(yàn)，以確保人類用藥安全。

　　與傳統(tǒng)采用溶液吸附負(fù)載藥物不同，PREISIG等采用溶劑蒸發(fā)的方式進(jìn)行藥物負(fù)載，布洛芬、硝苯地平、氯沙坦鉀、甲硝唑苯甲酸酯等水溶性差的藥物能有效負(fù)載到多孔碳酸鈣上，其負(fù)載量與載體的孔容量相當(dāng)，而且過程無藥物損失。

　　2、生物陶瓷

　　由于碳酸鈣具有良好的成骨誘骨活性、生物相容性和降解性，在生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)中被廣泛應(yīng)用。以天然珊瑚等高碳酸鈣含量天然資源為原料，采用鹽析法等多種方法制備的新型多孔碳酸鈣陶瓷PCCC可制成細(xì)胞支架，在20世紀(jì)90年代初就已經(jīng)被用作人類骨髓細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、牙齦纖維細(xì)胞及胎鼠骨細(xì)胞的體外培養(yǎng)，其中譚金海等還以不同實(shí)驗(yàn)對人工制備的PCCC進(jìn)行了性能測試，通過與其他材料對比，發(fā)現(xiàn)PCCC不僅具有良好的氣孔率、孔徑和孔的連通性，在生物相容性方面也較常規(guī)材料好，有助于引導(dǎo)骨再生，進(jìn)行骨修復(fù)。

　　在臨床方面，矯形和口腔頜面外科則把PCCC用于骨缺損的修復(fù)，取得了良好效果。HE等通過把多孔碳酸鈣復(fù)合材料植入機(jī)體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，碳酸鈣是潛在的骨移植材料，而并非傳統(tǒng)意義上的合成骨移植物。

　　3、廢紙回收

　　在全國上下高度重視供給側(cè)改革的同時(shí)，環(huán)保也日趨重視，而在環(huán)保領(lǐng)域中，對于廢紙回收利用的程度達(dá)到了空前。亞洲廢紙消費(fèi)占據(jù)了全球廢紙消費(fèi)的半壁江山，其2015年的消耗量約為1.03億噸，遠(yuǎn)超歐美。但是在回收利用廢紙的關(guān)鍵技術(shù)上，由于中國發(fā)展起步晚、前期投入不足等原因，造成技術(shù)較落后、回收紙利用范圍窄。

　　近年來，隨著石頭紙的出現(xiàn)，我國回收紙研究再次出現(xiàn)新熱潮。ENOMAE等科研人員通過研究發(fā)現(xiàn)，在回收紙中添加多孔超細(xì)碳酸鈣可有效提高回收紙質(zhì)量，尤其是在提高紙張白度、吸墨性和疏水性方面。由此，多孔碳酸鈣在造紙工業(yè)中的應(yīng)用迎來新局面。

　　4、超疏水表面材料

　　超疏水材料，又稱仿荷葉表面材料，是表面穩(wěn)定接觸角大于150°、滾動(dòng)接觸角小于10°的一種特殊材料，主要用于防水、防霧、防雪、防污等方面。超疏水材料的制備主要受其表面影響，因此研究出具有超疏水的表面材料是關(guān)鍵。

　　鐘明強(qiáng)等以自制多孔碳酸鈣微球?qū)訛槟０澹?jīng)熱壓和酸刻蝕等步驟得到了聚乙烯超疏水表面。與傳統(tǒng)模板相比，多孔碳酸鈣在模板的耐用性、可重復(fù)性、制備簡便性及模板面積等方面有著明顯優(yōu)勢。采用水滴靜態(tài)接觸角(WCA)測定評估其材料表面的浸潤性，發(fā)現(xiàn)結(jié)果明顯好于普通光滑表面，在與雨水接觸時(shí)，表現(xiàn)出良好的耐水沖擊能力。

　　5、生物傳感器

　　生物傳感器是物質(zhì)分子水平的快速、微量分析方法，在臨床診斷、工業(yè)控制、食品和藥物分析、環(huán)境保護(hù)以及生物技術(shù)等研究中有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　GONG等首先利用電沉積法制備3D多孔碳酸鈣殼聚糖復(fù)合膜，繼而固定乙酰膽堿酯酶制作生物傳感器。將此傳感器應(yīng)用在農(nóng)藥檢測方面，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該方法制作的生物傳感器在測定甲基對硫磷方面有很強(qiáng)的靈敏性，檢出的最低限為1ng/mL(S/N=3)，而且具有良好的再現(xiàn)性與穩(wěn)定性。

　　6、生物微膠囊

　　生物微膠囊源起20世紀(jì)50年代，主要是將生物活性物質(zhì)包封在具有選擇透過性膜的微膠囊中，是生物物質(zhì)(細(xì)胞、酶等)固定化的主要技術(shù)手段。在眾多微膠囊的制備方法中，以模板法最為常用，而通常采用的模板均為多孔材料。近幾年由于多孔碳酸鈣的強(qiáng)勁發(fā)展勢頭，科研工作人員也將其應(yīng)用于制備生物微膠囊。

　　研究人員采用以模板法為主的方式制備得到多孔碳酸鈣，對其進(jìn)行表面改性后用作生物微膠囊制備的模板，當(dāng)多孔碳酸鈣溶去后便能形成內(nèi)部多孔的微膠囊骨架，再通過層層自組裝的方式制備囊膜，常用的膜材料有海藻酸鹽、殼聚糖、聚丙烯酸酯等。

　　利用多孔碳酸鈣作為微膠囊制備的模板，主要有模板易除去、無毒等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)相對于有機(jī)模板而言，避免了有機(jī)模板劑造成微囊壁化學(xué)組成或力學(xué)性能改變的現(xiàn)象發(fā)生。

　　7、其他

　　多孔碳酸鈣不僅僅只應(yīng)用在上面所述的領(lǐng)域，在其他很多方面也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。YAMANAKA等利用多孔碳酸鈣的高比表面積和大孔容進(jìn)行有毒甲醛蒸氣的吸附研究，其吸附量能達(dá)到8.2mg甲醛/g碳酸鈣，表明多孔碳酸鈣也可用于有毒有害氣體的處理。

　　鑒于碳酸鈣在廢水中重金屬離子的處理研究得以成功，CHONG等將球霰石型的多孔碳酸鈣用于吸附溶液中的剛果紅，結(jié)果顯示其吸附量高達(dá)16.6mg/g。這為多孔碳酸鈣在處理有機(jī)廢水中的應(yīng)用開創(chuàng)了新局面。

　　來源：周綠山,賴川,王芬,等.多孔碳酸鈣的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2018, 316(01):166-174.

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