碳酸钙纳米粒子制备方法及其在抗肿瘤方面应用的研究进展

金 凤，萨出拉，李 贤

（1.内蒙古医科大学第一临床医学院，内蒙古 呼和浩特 010050；2.内蒙古医科大学附属医院临床医学研究中心，内蒙古 呼和浩特 010050）

碳酸钙(CaCO3)可存在于不同的晶体形态中，包括天然卷曲方解石、文石、白钨矿等。CaCO3纳米粒子有多种制备方法。进行有机-无机粒子的表面改性不仅可改变纳米粒子的大小和稳定性，还可影响聚合物基体和分散体的相容性和均匀性，从而可提高聚合物的性能，改变无机纳米粒子的特性。有研究指出，生物可降解CaCO3纳米载体是一种安全的纳米粒子平台，这使得其能够作为一种工程纳米材料在保健品、食品和化妆品领域得到应用。本文主要是综述载药CaCO3纳米载体的制备方法和CaCO3纳米载体作为癌症药物/基因传递系统的最新应用现状（重点介绍其特性，包括pH敏感性、生物降解性和缓释性能）。

1 CaCO3 纳米粒子的制备

CaCO3纳米粒子有多种制备方法，主要包括复分解法、碳化法、乳液法和溶胶-凝胶法。

1.1 复分解法

采用复分解法进行CaCO3纳米粒子的制备主要是在适当条件下使水溶性钙盐（如氯化钙等）与水溶性碳酸盐（如碳酸钠等）进行反应，通过液-固相反应过程制备纳米级CaCO3。制出的CaCO3纳米粒子纯度高、白度好，且制备操作简单、成本低，但会有大量的氯离子存在于纳米粒子中，很难去除。

1.2 碳化法

根据工艺的不同，碳化法可分为间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法和超重力碳化法。间歇鼓泡碳化法应用广泛，又可分为传统的鼓泡碳化法和带强制搅拌的鼓泡碳化法两类（二者在碳化塔结构和气体分布上存在一定的差异）。有研究指出，间歇鼓泡碳化法具有操作简单、制备成本低的特点，在制备CaCO3纳米粒子中应用最为广泛。但该方法的气液传质效果不理想，碳化时间较长，返混严重，产品粒度分布宽[1]。连续喷雾碳化法的生产效率高、气液传质效果理想、操作简单，且易于控制产品的晶形及粒径。但进行制备时压力喷嘴易堵塞，喷射到塔壁上的液体会继续与气相反应，影响产品纯度，且制备能耗较大[1]。采用超重力碳化法制备纳米级CaCO3可得到立方型、粒径分布较窄的纳米级CaCO3产品，其平均粒度为15～40 nm，碳化反应时间大大缩短。但该法对设备要求太高、相关投资较大，且CO2的利用效率较低，因此还处于进一步研究的阶段[2]。

1.3 乳液法

乳液法是一种常用的制备纳米级CaCO3的方法，可分为微乳液法和乳状液膜法。采用微乳液法制备纳米级CaCO3主要是在一定条件下使分别溶于两份微乳液中的可溶性钙盐与CaCO3进行反应，使CaCO3晶粒在小区域内成核并生长，然后再与溶剂分离，最终制得粒径为几纳米至几十纳米的纳米级CaCO3颗粒。采用乳状液膜法制备纳米级CaCO3主要是以煤油作为膜溶剂，以Span-80作为表面活性剂及流动载体，从而制备出互不相溶的油相与水相混合物。在进行制备时，Na2CO3可在高速搅拌下以微液滴状分散于油相中，形成乳液，然后与进入微液滴内部的Ca(OH)2反应生成CaCO3超细颗粒[2]。

1.4 溶胶-凝胶法

采用溶胶-凝胶法制备纳米级CaCO3主要是对含高化学活性组分的化合物（CO3-2和Ca2+等）进行溶解、溶胶、凝胶固化处理及热处理，从而生成纳米级CaCO3[3]。

2 CaCO3纳米粒子的应用

2.1 CaCO 3纳米粒子在肿瘤治疗方面的应用

CaCO3纳米粒子作为药物载体可进入癌变部位，从而可使药物在特定的目标位置释放。肿瘤微环境在理化性质方面与人体正常的内环境存在着许多不同的地方,比较显著的是其低氧、低pH及高压的特点。而正是因为肿瘤中的微环境通常比正常组织环境的酸性要高，所以利用CaCO3纳米粒子具有的pH敏感性（其溶解度会随着pH的降低而增加），可实现其作为药物载体进入癌变部位、起到靶向治疗作用的目标。无定形CaCO3纳米粒子在酸性环境下会分解为Ca2+和CO2，利用这一现象制备pH响应型药物的方法近年来被广泛应用。目前，CaCO3纳米粒子也开始被应用于癌症免疫治疗中，但上述应用仍然有诸多限制[4]。有研究指出，利用生物反应性纳米颗粒作为药物载体来控制癌症转移可取得良好的效果[5]。Kim等[6]指出，使用具有pH敏感特性的脂质纳米颗粒制剂治疗肺癌切实可行。He等[7]的研究显示，CaCO3纳米颗粒作为基因载体可负载靶向VEGF-C的小干扰RNA（small interfering RNA，siRNA），并将其传递至治疗部位。有研究指出，由无机纳米颗粒和有机聚合物组成的纳米材料具有优越的性能，使用此类材料进行抗癌药物的输送可取得良好的效果[8]。

2.2 CaCO 3纳米粒子作为药物载体的应用

大量的研究表明，CaCO3纳米粒子可利用其内部空隙实现载药和防止药物降解。肿瘤组织内的微环境是酸性的，而CaCO3可在酸性环境中分解。因此，用CaCO3纳米粒子作为药物载体的制剂治疗肿瘤切实可行[9-10]。CaCO3纳米粒子的载药功能亦可应用于经皮给药途径。有研究指出，使用一种新型的透皮CaCO3纳米颗粒可实现胰岛素的经皮肤递送。相关的研究表明，与皮下注射胰岛素相比，使用纳米级CaCO3经皮肤递送胰岛素的效率更高，可更有效地控制糖尿病小鼠的血糖水平[11]。

2.3 CaCO 3纳米粒子作为基因载体的应用

Chen等[12]在研究中制备了用于基因传递的纳米CaCO3/DNA共沉淀物。研究结果表明，用纳米CaCO3/DNA共沉淀物递送基因切实可行。体外细胞转染实验证实，用CaCO3纳米粒子递送基因的效率较高。梁平[13]通过共沉淀法制备了可负载治疗基因p53与抗癌药物盐酸表阿霉素的具有靶向性的生物素化CaCO3纳米粒子。研究结果表明，该CaCO3纳米粒子具备很强的细胞抑制作用，能够有效地实现对肿瘤细胞介导转染基因和药物的传递。

3 小结

CaCO3纳米粒子具有制备成本低、使用安全性高、生物相容性及pH敏感性好等优点，其作为靶向药物/基因传递系统在治疗肿瘤中的应用是目前临床上研究的热点。大量的研究表明，用功能化CaCO3纳米粒子作为药物载体的靶向剂可同时实现药物的靶向传递和控制药物的释放[14-18]。这些功能化的CaCO3纳米粒子可提高药物的传递效率。笔者认为，随着相关研究的不断深入，CaCO3纳米粒子在癌症治疗方面的应用前景将越来越广阔。