中國(guó)粉體網(wǎng)訊 腫瘤是目前危害人類健康的主要疾病之一，對(duì)于腫瘤患者來(lái)說(shuō)早發(fā)現(xiàn)早治療是提高生存率和改善預(yù)后的重要手段，而腫瘤標(biāo)志物靈敏特異性檢測(cè)是近年來(lái)腫瘤早期診斷的重要性研究領(lǐng)域。在以往的工作中，腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)方案已引入新的科學(xué)材料，包括納米孔納米通道和新型納米材料等。一部分新型材料應(yīng)運(yùn)而生并被廣泛應(yīng)用在生物傳感領(lǐng)域，并進(jìn)一步提高生物傳感器的靈敏度和準(zhǔn)確性。到目前為止，仿生納米通道的構(gòu)成材料中，常見(jiàn)的無(wú)機(jī)材料（如氧化鋁、氮化硅、玻璃等）具有生產(chǎn)工藝成熟簡(jiǎn)單、成本低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)生物材料中不穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)、容易發(fā)生形狀改變等弊端。
陽(yáng)極氧化鋁膜
日常的鋁表面具有一層致密的且具有高電阻率的氧化鋁膜，可阻止空氣與鋁基接觸，陽(yáng)極氧化鋁（AAO）以其獨(dú)特的形態(tài)和應(yīng)用受到人們的廣泛關(guān)注。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，存在兩種不同類型的AAO：無(wú)孔阻擋層氧化物和多孔氧化物（PAA）。PAA是通過(guò)在酸性電解質(zhì)中對(duì)鋁進(jìn)行電化學(xué)陽(yáng)極氧化來(lái)生產(chǎn)的，PAA作為產(chǎn)物形成在鋁表面上。
PAA的結(jié)構(gòu)由氧化鋁阻擋層組成，在其上面出現(xiàn)了一層多孔氧化鋁。產(chǎn)生的孔通常形狀不規(guī)則，并在表面周圍隨機(jī)分布。然而，孔可以在特定的陽(yáng)極氧化條件下變成具有恒定直徑的圓形形狀，且圓柱形均勻大小的孔徑從4-200nm直徑、膜厚度從0.1-300pm不同，并以六邊形密排陣列排列。這種自組織的PAA可以在陽(yáng)極氧化之前不控制鋁的形態(tài)的情況下發(fā)生。在這種情況下，當(dāng)使用99.99％或更高的超純鋁時(shí)，有序的孔區(qū)域可以達(dá)到幾微米的大小，并且在相鄰區(qū)域之間會(huì)出現(xiàn)六邊形陣列的旋轉(zhuǎn)缺陷。
性能優(yōu)良的PAA膜孔通道大多與鋁基體表面垂直且孔道大小排列均勻。此外，通過(guò)改變特定電解液（如磷酸、硫酸或草酸）對(duì)高純鋁箔或膜的陽(yáng)極氧化電壓，可以控制孔的尺寸和間距。這使得PAAMs可以作為一個(gè)方便的模型系統(tǒng)來(lái)研究納米孔中粒子的輸運(yùn)機(jī)理和小空間條件下材料的性能。
與其他薄膜相比，氧化鋁膜具有耐高溫、耐腐蝕性的特點(diǎn)。其電性能、聲學(xué)性能和耐磨性優(yōu)異并且孔道大小、厚度、間距可調(diào)控，成本較低。因此，PAA被廣泛用于電子和電化學(xué)器件的模板、生化分析、離子通道、膜分離等領(lǐng)域。通過(guò)剛性、化學(xué)簡(jiǎn)單、理想化的PAA孔隙的傳質(zhì)研究有助于理解孔隙表面特征，并可作為一種新的化學(xué)和生物分離方法。在傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用包括腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)，仿生離子通道的構(gòu)建以及濕敏傳感器的設(shè)計(jì)等。
陽(yáng)極氧化鋁納米管
納米藥物載體是一種納米級(jí)范疇的藥物載藥體系。它通過(guò)物理吸附作用或者化學(xué)結(jié)合的方式將藥物包裹在體內(nèi)或結(jié)合到表面。和傳統(tǒng)藥物釋放系統(tǒng)相比，它具有較高的可控性和緩釋性，較強(qiáng)的耐壓性和降解性，較好的靶向性和結(jié)合性，較低的毒副作用等優(yōu)點(diǎn)。由于對(duì)癌癥等重大疾病的診斷和治療中變得越來(lái)越重要，納米藥物載體作為新型的藥物治療手段也越來(lái)越受到人類的青睞。
一般納米藥物載體的尺寸在1-1000nm之間。分類方式也有很多，按照組成材料可分為有機(jī)高分子納米材料和無(wú)機(jī)納米材料兩點(diǎn)。有機(jī)納米材料又可分為樹(shù)枝狀大分子聚合物、脂質(zhì)體、膠束、納米囊聚合物等。無(wú)機(jī)納米材料可分為陽(yáng)極氧化鋁納米管、金納米粒子、鐵磁性納米粒子、硅納米粒子、鋁納米粒子、碳納米管等等。
陽(yáng)極氧化鋁納米管示意圖
陽(yáng)極氧化鋁納米管是通過(guò)納米孔陽(yáng)極氧化鋁薄膜經(jīng)化學(xué)腐蝕和超聲波處理后形成的。AAO是通過(guò)在酸性溶液中對(duì)鋁施加20~200V的電壓進(jìn)行電化學(xué)陽(yáng)極氧化形成的，氧化后可以獲得孔徑為10~400nm的陽(yáng)極氧化鋁納米結(jié)構(gòu)。陽(yáng)極氧化鋁納米管由于其無(wú)毒、可降解、緩釋性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等等優(yōu)良特點(diǎn)可以作為癌癥藥物載體使用也獲得了癌癥診療領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。
高純氧化鋁
最近，施劍林院士、汪霖博士團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)性地將高純氧化鋁作為生物醫(yī)用材料進(jìn)行癌癥治療，這是國(guó)際上首次呈現(xiàn)的物理方法治療實(shí)體惡性腫瘤的材料與手段。
汪霖博士表示，該團(tuán)隊(duì)的全新解題思路利用了鋁鎂氧化物（氧化鋁、氧化鎂）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且有良好的生物相容性，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使其表面具備正電性和強(qiáng)堿性，再搭載螯合劑乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）。而正電性和強(qiáng)堿性的意義在于實(shí)現(xiàn)材料靶向粘附并切斷癌細(xì)胞鏈接，使其解聚并排出，達(dá)到治療目的。
小結(jié)：
基于陽(yáng)極氧化鋁薄膜的特點(diǎn)，它可被用作合成納米有序結(jié)構(gòu)的模板（如制備高密度磁記錄介質(zhì)、合成碳納米管陣列等）、用于制備生物傳感器、用于制備納米電子器件和納米光電子器件（如用于制作柵格場(chǎng)發(fā)射陣列器件、用于制作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算芯片）等。陽(yáng)極氧化鋁納米管可以作為癌癥藥物載體使用也獲得了癌癥診療領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，精細(xì)氧化鋁的應(yīng)用在新能源、5G通訊、半導(dǎo)體、生物醫(yī)藥、環(huán)保等高新技術(shù)領(lǐng)域有了新的發(fā)展機(jī)遇。在未來(lái)，對(duì)于氧化鋁的研究還會(huì)向具有高附加值、更有前景的新興應(yīng)用領(lǐng)域方向邁進(jìn)。
參考來(lái)源：
1、木朝麗.基于陽(yáng)極氧化鋁薄膜納米通道的腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)新方法研究
2、賈鳳杰.基于陽(yáng)極氧化鋁薄膜的外泌體分析新方法研究
3、孫翔宇.幾種納米材料的制備及其細(xì)胞內(nèi)通路和載藥性能的研究
4、孫維漢.CRISPR/dCas9系統(tǒng)結(jié)合電化學(xué)技術(shù)針對(duì)單堿基突變非擴(kuò)增檢測(cè)方法的應(yīng)用研究
5、寧波氧化鋁論壇：國(guó)際首創(chuàng)且有趣：高純氧化鋁在癌癥治療中的應(yīng)用探索(報(bào)告）
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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