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放大字體  縮小字體 發布日期:2020-02-18  瀏覽次數:111
核心提示:檢測+治療!這些納米材料在抗病毒方面大有潛力中國粉體網訊當前,新型冠狀病毒肆虐中國,截至2月7日24時,31個?。ㄗ災吻?、直轄
檢測+治療!這些納米材料在抗病毒方面大有潛力


中國粉體網訊 當前,新型冠狀病毒肆虐中國,截至2月7日24時,31個?。ㄗ災吻?、直轄市)和新疆生產建設兵團累計報告,現有確診病例31774例,遠遠超過2003年的非典確診人數。既往幾種疑難病毒(如HIV、HBV、PIV等)尚未攻破,新的變異病毒(如SARS冠狀病毒、禽流感病毒和甲型H1N1流感病毒等)又冒現在人類面前,嚴重影響人類的健康。許多病毒,如流感病毒、SARS冠狀病毒、禽流感病毒和人類免疫缺陷病毒等感染難以控制,其主要原因是這些病毒在黏膜表面感染、抗原性弱且容易發生抗原變異和耐藥性突變,從而導致了臨床上對這些病毒的預防或治療效果不佳。


    感染性疾病的檢測、預防和治療是醫學領域的難題。目前對病毒感染性疾病的控制以疫苗預防為主,但對已建立的病毒感染還沒有有效的治療策略。但隨著醫學研究的進步,研究者發現,世界上存在著一些抗病毒的材料,有些已經有了臨床應用。

磷酸鈣

    生物礦物按照其組成可分為以下幾種:鈣化的生物礦物和非鈣化的生物礦物。其中鈣化的礦物主要包括碳酸鈣(方解石、文石、球霞石和無定型碳酸鈣)和磷酸鈣(羥基磷灰石、磷酸八鈣等)。磷酸鈣是高等哺乳動物中常見的生物礦物。生物體內的磷酸鈣與自然界礦物中所對應的磷酸鈣基本相同,其代表為磷灰石類晶體,是脊椎動物中骨和牙等硬組織的主要無機組成部分。同樣的,哺乳動物中也存在病理性鈣化現象,其主要組分也是磷酸鈣。由于磷酸鈣材料與生物無機鈣化組織在化學結構上具有類似性,因此這類材料具有很好的生物兼容性,所以被廣泛用來發展醫學生物材料,是生物材料研究的焦點。

    磷酸鈣(Caps)是骨和牙齒的主要無機成分,并在人們的生命中發揮著至關重要的作用。Caps材料的生物醫學研究在20世紀70年代迅速發展,并被廣泛地用于骨科和牙科領域;可以金屬植入物上的薄涂層等形式應用于人工骨移植替代物。

    磷酸鈣制備方法主要包括凝膠溶膠法,共沉淀法。乳化法、水熱法、無機化學法、超聲法、微波技術、模板法、乳化水熱聯用法以及微波水熱聯用法。通過這些方法,可以制備出不同結構,不同的形貌的磷酸鈣:包括針狀、球狀、纖維狀、多孔狀、棒狀、空心球狀、層狀以及花狀結構。

金納米顆粒

    金納米顆粒(AuNPs)已經成為了一個理想的遞送系統,應用在不同類型的細胞體系中用于藥物的轉運以及釋放。這種理想的遞送性能與金納米顆粒的許多特性密切相關。(1)在金納米顆粒中,金核是完全天然的、無毒和生物相容,這就為載體構建提供一個理想的起點;(2)金納米顆粒具有比較廣泛的尺寸范圍(1-150nm)能夠方便的進行分散和尺寸控制,而尺寸和分散性是藥物遞送系統的關鍵因素;(3)金納米顆粒具有尺寸和形貌依賴的光電效應;(4)金納米顆粒具有更高的表面積更有利于藥物的負載;(5)金納米顆粒高度可調諧和多價的表面結構為多個治療藥物或生物大分子通過共價或共價偶聯到顆粒表面提供多種可能性。


    目前,對于金納米顆粒的合成主要是基于在穩定劑存在下還原氯金酸。最常用的方法是采用檸檬酸鈉還原的合成方法,包括使用檸檬酸鹽還原氯金酸成核。另一種方法是采用甲醛提取藥用植物作為還原劑,生產“綠色”或環境友好型的納米顆粒。用種子介導的納米顆粒生長也是一種精確控制金納米顆粒尺寸與形狀的常用方法。在這種方法中,首先合成小尺寸的金納米顆粒,然后將小尺寸的納米顆粒作為種子(成核中心)制備大尺寸的納米顆粒。

銀納米材料

    在眾多抗微生物材料中,納米銀的研究最為透徹,并且已經有了醫療應用。銀的抗菌性質在古代已經有所了解,金屬銀、硝酸銀及磺胺嘧啶銀杯用于燒傷傷口的處理、牙科等細菌疾病的控制。

    在眾多金屬及其氧化物納米粒子中,銀納米粒子抗微生物效果最好,研究也最為廣泛。許多研究者們已經證實銀納米粒子對細菌、病毒、真菌均具有有效的抑制作用,尤其對抗生素耐藥的菌株也擁有很好的抑制生長效果。


    不同大小的銀納米顆??咕Ч煌?,一般其效果隨粒徑的增大而減弱。除了銀納米顆粒以外,其他形狀的銀納米材料,如銀納米線、銀納米棒及銀納米角等也具有抗微生物作用,但是在抗菌效果上有所差異。

    另外,納米銀在臨床上泌尿外科、骨科、口腔外科、皮膚科和燒燙傷外科治療中,納米銀都可以抑制多種病原菌的生長,許多外傷敷料、醫療器械涂層及口罩中均含有納米銀。


納米材料抗菌機制

    作為一種未來很有潛力的抗菌抗病毒材料,納米銀安全有效地應用于人體顯得尤為重要。我們不僅要在細胞水平或動物水平上研究納米銀的毒副作用,更要在人體內進行科學研究,證實納米銀具有高效的抗病毒作用又對人體無害。

氧化鉬納米材料

    氧化鉬納米材料在生物醫學方面的應用研究目前較少。隨著納米醫學科學的發展,納米氧化鉬一些新的功能逐漸被發掘,尤其是在生物醫學領域的應用上展現出廣闊的前景。如具有特異性表面形貌的氧化鉬納米盤可以很好地用于抗菌應用;二維層狀氧化鉬納米片具有等離子體共振效應,可吸收近紅外光,使其在光聲診療、腫瘤的光熱清除等生物醫學上均有廣泛的應用;三氧化鉬納米空心球則在難溶藥物負載和傳遞上有很大的應用潛力;2nm尺寸的三氧化鉬納米顆粒能夠作為生物酶催化劑,通過電子轉移實現亞硫酸鹽氧化酶活性。


其他金屬納米材料


    金、銅、氧化鋅、二氧化鈦等納米粒子均具有抗菌及抗病毒活性。重金屬銀、銅、鉛、汞等鹽類均能與蛋白質中的巰基發生反應,或置換酶中的金屬離子,使大多數酶失活。因此,重金屬離子具有廣譜的抗菌、抗病毒活性。



    值得注意的是,雖然金屬納米材料具有優秀的抗菌及抗病毒活性,但其毒性機理還存在一定的爭議,金屬離子的釋放會對環境及人體造成潛在的威脅。



碳納米材料----富勒烯及其衍生物



    Lyon等研究發現C60處理后的大腸桿菌并沒有檢測到活性氧物質,表明C60抗菌機理可能并不依賴于活性氧途徑(Lyonetal2008)。也有研究認為富勒烯對原核細胞的抗菌作用是由細胞膜的脂質過氧化介導的(Sayesetal2005)。另一方面,富勒烯還具有抗病毒的效果。

    Friedman等發現,C60對人免疫缺陷病毒蛋白酶(HIV)有抑制作用,HIVP是抗病毒的主要靶點,抑制HIVP可以終止HIV的生命周期。

    Antonio等將富勒烯與許多單糖結合合成了一個大的球形結構,對埃博拉病毒具有有效的抑制作用。但對富勒烯的抗菌機理目前還存在爭議,有學者認為富勒烯可引起光催化作用在真核細胞內產生活性氧物質。


碳納米管

    碳納米管(CNTs)是一種一維管狀納米材料,由石墨烯片繞中心軸卷曲而成,根據圓筒層數可以分為單壁碳納米管(SWCNTs)和多壁碳納米管(MWCNTs)兩類。目前,關于CNTs抗菌性能的研究報道較多,其對細菌及真菌均有較好的抑制作用,且SWCNTs的抗菌效果優于MWCNTs。

    Upadhyayula等證明SWCNTs具有極高的吸附能力,其對枯草芽孢桿菌孢子的吸附能力是活性炭和納米陶瓷的27-37倍,SWCNTs的高吸附能力主要取決于其纖維狀、極大的長徑比以及較大的比表面積。同吋,CNTs對細菌的吸附作用極快,測試SWCMTs對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌及大腸桿菌三種細菌的吸附動力學速率結果顯示,95%的細菌在5-30min時間內即可吸附到SWCNTs表面。

    CNTs本身的抗菌性能受眾多因素的影響,直徑較小的SWCNTs有利于分割且更易滲透到細胞壁中,同時其較大的表面積則更有利于與細胞表面接觸和反應,因而SMCNTs比MWCNTs的抗菌性能更為優異。


石墨烯材料抗菌機理

氧化石墨烯

    2004年,英國科學家發現了由碳原子以sp2雜化連接的單原子層構成的新型二維原子晶體—石墨烯,其基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環,是目前最理想的二維納米材料。

    氧化石墨烯作為石墨烯的衍生物,為氧化石墨的剝落物,通過噬斑形成試驗、間接免疫熒光及Westernblot驗證,研究者發現氧化石墨烯納米材料對偽狂犬病毒(DNA病毒)及豬流行性腹瀉病毒(RNA病毒)均具有很好的抗病毒效果,并且這種抑制效果具有時間及劑量依賴效應。另外,研究者還發現,二硫化鉬、二硫化鎢等二維片狀納米材料也具有良好的抗病毒效果,但與氧化石墨烯相比,其抑制作用降低。

資訊來源:中國粉體網

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