羥基磷灰石是人體骨骼和牙齒的主要無機(jī)成分,具有良好的生物相容性和生物活性,且能誘導(dǎo)骨組織的生長,促進(jìn)組織缺損的修復(fù),是性能優(yōu)異的骨修復(fù)材料。近年來,納米羥基磷灰石由于其獨(dú)特的性能,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出新的應(yīng)用功能。但是,為了發(fā)揮納米羥基磷灰石獨(dú)特的功能特性,常常需要對其進(jìn)行表面修飾,以滿足生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的條件和要求。從生物醫(yī)學(xué)角度,針對羥基磷灰石納米粒子在生物顯影、DNA轉(zhuǎn)染、藥物遞送、與高分子復(fù)合、促進(jìn)成骨和抑菌等方面的應(yīng)用,對羥基磷灰石納米粒子的表面修飾研究進(jìn)行論述,探討相關(guān)表面修飾思路和技術(shù)及修飾應(yīng)用效果。通過表面修飾,不僅可以提高羥基磷灰石納米粒子的分散性和懸浮穩(wěn)定性,提升藥物裝載能力和促進(jìn)成骨能力,還可以賦予其生物顯影能力、主動靶向功能和抑菌能力�？傊�,表面修飾是一種促進(jìn)羥基磷灰石納米粒子生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的有效手段。 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(07)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

實(shí)現(xiàn)生物顯影的表面修飾方法

DNA轉(zhuǎn)染是指在一定條件下主動或被動將外源DNA導(dǎo)入到細(xì)胞的過程。轉(zhuǎn)染可以通過將DNA注射至細(xì)胞內(nèi)、用化學(xué)物質(zhì)改變細(xì)胞膜通透性或者用載體將DNA導(dǎo)入至細(xì)胞實(shí)現(xiàn)。目前最理想的是通過載體實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)染。納米HAP由于其生物相容性、生物降解性且無毒，可以用作DNA轉(zhuǎn)染的載體。納米HAP表面的鈣離子帶正電，可以與DNA結(jié)合，但是表面正電荷位點(diǎn)不足。若想要納米HAP作為DNA的載體進(jìn)行轉(zhuǎn)染，與DNA形成較好的結(jié)合，需要對HAP表面修飾，增加其表面的正電荷，DNA分子加載到納米HAP上的過程示意見圖2。如Babak Mostaghaci等[28]將50μL的N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTMS）滴加到10 mL的磷酸氫二銨溶液中，分別用醋酸溶液將pH調(diào)節(jié)為5或7，制備出氨基硅烷修飾的CaP-NPs納米粒，APTMS的修飾是通過其氨基質(zhì)子化傳遞正電荷，實(shí)現(xiàn)與帶負(fù)電的DNA結(jié)合。鄭慶豐等[29]先用Na2CO3活化納米HAP表面的羥基，使納米HAP的Zeta負(fù)電位的絕對值增大，然后再用多聚賴氨酸（PLL）修飾，最終測得納米PLL-HAP的電位為正。帶正電的PLL-HAP與帶負(fù)電的DNA通過靜電吸引結(jié)合。Zeinah等[30]制備PAA涂層的納米HAP，然后用帶正電荷的聚精氨酸涂覆PAA-HAP，使其帶更多的正電荷，與帶負(fù)電的雙鏈RNA有較好的結(jié)合力。這種表面修飾方法對于DNA可能有類似的作用。除了上述的表面修飾方法外，通過改變實(shí)驗(yàn)的條件，制備出層狀羥基磷灰石納米板，HAP表面具有更多的Ca2+，也能使其與DNA形成較強(qiáng)的結(jié)合。例如，Wan等[31]通過改變模板合成條件，包括模板劑、鈣和磷酸鹽前體的含量，合成了具有不同結(jié)構(gòu)和形態(tài)的層狀羥基磷灰石（L-HAP）納米板。DNA的負(fù)載主要是通過插入L-HAP的層間空間，DNA通過L-HAP上的陽離子與核酸的磷酸基團(tuán)之間的靜電相互作用與L-HAP納米板結(jié)合，使得DNA分子包裹在各個(gè)L-HAP納米板上。同樣Luo等[32]做了類似的研究，使用帶磁性和不帶磁性的L-HAP作為載體，并對2D和3D細(xì)胞培養(yǎng)物中的基因轉(zhuǎn)染進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，磁性L-HAP可能是3D基因轉(zhuǎn)染中有前途的載體。

作為構(gòu)成骨骼的主要無機(jī)成分，HAP由于具有良好的生物相容性和骨誘導(dǎo)性，被廣泛應(yīng)用于骨修復(fù)中。經(jīng)過表面修飾的納米HAP能夠提高成骨細(xì)胞增殖分化能力，具有更加優(yōu)異的促進(jìn)成骨效果，通過摻雜和表面接枝提高納米HAP促成骨能力的示意見圖3。例如，Mg2+和Co2+雙重?fù)诫s的羥基磷灰石與未摻雜的羥基磷灰石相比，具有更高的蛋白質(zhì)吸收能力，而且實(shí)驗(yàn)表明，其可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖分化以及血管的生成[52]。同樣，鋅和鉻共摻雜的羥基磷灰石具有抗菌和促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖的作用[53]。鍶離子（Sr2+）具有刺激新骨形成，增加骨密度的能力[5 4]。故K.Sangeetha等[55]用Sr2+摻雜HAP，用HAP和摻雜后的HAP培養(yǎng)MG63細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)樣品中，摻雜后的HAP樣品中細(xì)胞的增殖能力顯著高于HAP樣品中細(xì)胞的增殖能力。除了上述金屬元素外，硅元素也可以用于摻雜HAP。硅作為高等動物正常代謝所必需的微量元素，缺硅會導(dǎo)致骨代謝異常[56]。高建勇等[57]用硅摻雜HAP得到Si-HAP，對Si-HAP和HAP進(jìn)行對照，檢測成骨細(xì)胞在材料表面的黏附、增殖情況以及特異性基因ALP、Col-I、OC的表達(dá)情況。分析發(fā)現(xiàn)，微量的Si摻雜可以促進(jìn)成骨細(xì)胞在HAP表面的附著、成骨細(xì)胞的增殖活性以及MG63成骨細(xì)胞成骨特異性基因的表達(dá)。除了對納米HAP進(jìn)行摻雜可以促成骨外，還可以通過將HAP表面包覆或者加載生長因子來促進(jìn)成骨。例如，Kim等[38]用肝素包裹納米HAP，然后將LF固定在其表面。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這種LF/Hep-HAP粒子在體外可以促進(jìn)rADSCs的成骨分化。Ding等[58]將絲素蛋白（SF）用作表面穩(wěn)定劑對加載了BMP-2的納米HAP進(jìn)行涂覆。通過對裝載和未裝載BMP-2的SF/HA復(fù)合支架進(jìn)行成骨分化體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在載有BMP-2的支架中觀察到的鈣礦化和骨鈣素表達(dá)明顯高于無BMP-2的支架，而且具有促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）分化的能力。1.6 抑菌

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]羥基磷灰石的吸附性能研究[J]. 趙帥,張新寶,鄭金峰.  山東陶瓷. 2019(05)
[2]羥基磷灰石在生物材料中的應(yīng)用[J]. 高飛,閆明,朱珊珊,王蔚.  現(xiàn)代口腔醫(yī)學(xué)雜志. 2019(05)
[3]功能化納米羥基磷灰石改性聚乳酸復(fù)合材料的研究[J]. 程利,王鑫,趙雄燕.  應(yīng)用化工. 2019(07)
[4]多肽蛋白質(zhì)藥物口服納米載藥系統(tǒng)研究進(jìn)展[J]. 饒榮,楊祥良,劉衛(wèi).  醫(yī)藥導(dǎo)報(bào). 2018(06)
[5]改性納米羥基磷灰石增強(qiáng)聚乳酸復(fù)合材料的研究[J]. 周堯,趙雄燕,孫占英,王鑫.  應(yīng)用化工. 2017(12)
[6]微量硅摻雜改性羥基磷灰石的制備及對成骨細(xì)胞功能活性的影響[J]. 高建勇,王銘,田剛,王少海,汪大林.  第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(04)
[7]不同有機(jī)分子改性羥基磷灰石用于甲醛催化氧化[J]. 孫亞會,曲振平,陳丹,王輝,張帆,傅強(qiáng).  催化學(xué)報(bào). 2014(12)
[8]納米銀粒子抗菌原理的研究進(jìn)展[J]. 夏明峰,張帥,田虎.  中國現(xiàn)代普通外科進(jìn)展. 2014(10)
[9]聚乙二醇修飾抗腫瘤藥物的研究進(jìn)展[J]. 金明姬,范博,陳衛(wèi),黃偉,高鐘鎬.  中國醫(yī)藥生物技術(shù). 2013(04)
[10]Tb3+摻雜納米羥基磷灰石的制備及其發(fā)光特性[J]. 鮑志偉,孫瑞雪,陳克正.  青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(03)

碩士論文
[1]羥基磷灰石與聚乳酸復(fù)合材料的制備與性能[D]. 李剛.貴州大學(xué) 2019
[2]納米銀的制備及其體外抗菌和抗腫瘤活性研究[D]. 胡冠松.南方醫(yī)科大學(xué) 2016
[3]仿生礦化制備負(fù)載阿霉素靶向納米羥基磷灰石的研究[D]. 李鵬.西南交通大學(xué) 2016



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