止血抗菌药物载体,高岭土在生物医药领

矿物材料在生物医学中的应用十分广泛,历史也非常悠久。《本草纲目》已经收藏的矿物药有种。蒙脱石可用来治疗腹泻,滑石可以中和反应调节胃酸。高岭土具有典型的二维层状结构,粒径小(约为~nm)以及较好的生物相容性,在生物医学领域也有广泛的应用。

1、止血材料

《本草纲目》记载:以高岭土为主要成分的白石脂可用来吸收有毒物质、收敛固涩、止血、制泌等功效。年,美国Z-Medica公司研制了一种被称为“战伤纱布”的高岭土止血产品,应用于无法使用止血带的特殊部位,便携、易用且高效,保存期限为5年。

基于天然止血剂代赭石控制出血性能,成功合成一种新型的铁氧化物/高岭土纳米黏土复合材料,其氧化物的形态对其止血效果具有显著影响。α-Fe2O3-kaolinKAc停止出血时间为s左右,止血性能远好于FeOOH-kaolinKAc(±14s)、γ-Fe2O3-kaolinKAc(±11s)和Fe3O4-kaolinKAc(±15s)。与高岭土30%的溶血率相比,α-Fe2O3-kaolinKAc仅显示轻微的溶血率(<0.11%),并且有效加速了伤口的愈合。较好的生物相容性、止血活性和低成本,使得α-Fe2O3-kaolinKAc可用于治疗外伤性损伤和预防大量失血。

将传统商品沸石基止血剂Quikclot与层状硅酸盐体外止血性能比较,结果表明,层状硅酸盐(合成水滑石、系列蒙脱石、高岭石)黏土矿物在体外止血过程中不释放热量,且凝血特性广泛,兼有价格低廉,稳定无毒的特性,可作为新型凝血剂代替QC。

水热法合成了一种石墨烯-高岭土复合海绵凝胶(GKCS)。兔子动脉损伤实验结果表明,复合物的止血时间为73±12s,止血性能显著提高。实际应用方面,将高岭石浸渍纱布用于扁桃体切除术后止血,5min后84.8%的病人已完全止血,而使用传统标准术后纱布只有34.8%的病人止血。

2、药物载体

高岭土组成简单,是天然的典型1:1层状硅酸盐矿物,径厚比大,尺寸小,具有较好的生物相容性。因此高岭土可作为一种载体实现药物的装载与释放。但由于其本身离子交换能力弱,药物分子只能吸附在高岭土表面,较难进入层间,结合不够紧密,药物装载效果受影响较大。

以甲醇插层后的高岭土为载体,与未改性的高岭土做对比,负载小分子化疗药物5-氟尿嘧啶后发现,改性后的高岭土装载量高达55.4%,比改性前高岭土高出.3%。这是因为高岭土层间嫁接甲氧基后扩大了高岭土层间距,为药物分子提供了新的活性位点,促进了药物进入层间。

3、抗菌材料

哥伦比亚亚马逊黏土(AMZ)富含高岭土和膨润土,远古时期哥伦比亚当地人常吞食AMZ治疗消化不良和腹泻,标准化检验证明该黏土有抗菌性能。

将环氧沙星吸附在高岭石表面,1h后达到了最大吸附量。与蒙脱石相比,高岭石的离子交换能力较弱,故抗菌剂更容易释放,有更好的杀菌效果。通过测定CPB吸附量,发现CPB-高岭石,在[CPB]超过其CMC值时具有抗菌活性。当CPB在高岭石上负载量较高时,整体电荷由正转负,从而具有吸附细菌并最终杀死细菌的能力。因此,高岭土可以很好地应用于杀菌,而且在有机黏土作为抗菌剂的开发过程中,表面活性剂固定在黏土上的量必须超过CMC值。

4、组织工程

具有介孔结构和高度互联大孔网络的三维介孔生物玻璃(3DMBG)支架被认为是骨骼组织应用的理想生物材料。但其固有的脆性和较差的机械强度严重影响了其性能和临床应用。

以高岭土为黏结剂,采用改性聚氨酯泡沫(PU)模板法,成功制备了一种具有优异力学强度、矿化能力和良好细胞反应的三维MBG支架。所研制的混杂MBG-xk具有85%的孔隙率。随着高岭土含量的增加(5%~20%),抗压强度在2.6~6.0MPa之间,是传统PU-templateMBG支架的倍左右。加入高岭土后,MBG-10K支架的pH环境更加稳定和理想,蛋白吸附能力增强。此外,以大鼠骨髓基质细胞为模型,体外细胞培养实验表明,与MBG相比,MBG-xk支架具有相似的细胞增殖、穿透能力、增强的细胞附着和成骨能力分化,尤其是MBG-10K。

未来对高岭土结构及其性能机理的研究更加深入、微观,高岭土必将在更多的新兴领域发挥出更大的作用。

来源:孟宇航,尚玺,张乾,杨华明.高岭土的功能化改性及其战略性应用[J].矿产保护与利用,(06):69-76.




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