中國粉體網(wǎng)訊  腫瘤是目前危害人類健康的主要疾病之一，對于腫瘤患者來說早發(fā)現(xiàn)早治療是提高生存率和改善預(yù)后的重要手段，而腫瘤標志物靈敏特異性檢測是近年來腫瘤早期診斷的重要性研究領(lǐng)域。在以往的工作中，腫瘤標志物檢測方案已引入新的科學材料，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)運而生并被廣泛應(yīng)用在生物傳感領(lǐng)域，并進一步提高生物傳感器的靈敏度和準確性。到目前為止，仿生納米通道的構(gòu)成材料中，常見的無機材料（如氧化鋁、氮化硅、玻璃等）具有生產(chǎn)工藝成熟簡單、成本低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，能夠彌補生物材料中不穩(wěn)定的物理化學性質(zhì)、容易發(fā)生形狀改變等弊端。

陽極氧化鋁膜

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，陽極氧化鋁（AAO）以其獨特的形態(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，存在兩種不同類型的AAO：無孔阻擋層氧化物和多孔氧化物（PAA）。PAA是通過在酸性電解質(zhì)中對鋁進行電化學陽極氧化來生產(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，并在表面周圍隨機分布。然而，孔可以在特定的陽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，當使用99.99％或更高的超純鋁時，有序的孔區(qū)域可以達到幾微米的大小，并且在相鄰區(qū)域之間會出現(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，通過改變特定電解液（如磷酸、硫酸或草酸）對高純鋁箔或膜的陽極氧化電壓，可以控制孔的尺寸和間距。這使得PAAMs可以作為一個方便的模型系統(tǒng)來研究納米孔中粒子的輸運機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。其電性能、聲學性能和耐磨性優(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器件的模板、生化分析、離子通道、膜分離等領(lǐng)域。通過剛性、化學簡單、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和生物分離方法。在傳感領(lǐng)域中的應(yīng)用包括腫瘤標志物的檢測，仿生離子通道的構(gòu)建以及濕敏傳感器的設(shè)計等。

陽極氧化鋁納米管

納米藥物載體是一種納米級范疇的藥物載藥體系。它通過物理吸附作用或者化學結(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。由于對癌癥等重大疾病的診斷和治療中變得越來越重要，納米藥物載體作為新型的藥物治療手段也越來越受到人類的青睞。

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高分子納米材料和無機納米材料兩點。有機納米材料又可分為樹枝狀大分子聚合物、脂質(zhì)體、膠束、納米囊聚合物等。無機納米材料可分為陽極氧化鋁納米管、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。

陽極氧化鋁納米管示意圖

陽極氧化鋁納米管是通過納米孔陽極氧化鋁薄膜經(jīng)化學腐蝕和超聲波處理后形成的。AAO是通過在酸性溶液中對鋁施加20~200V的電壓進行電化學陽極氧化形成的，氧化后可以獲得孔徑為10~400nm的陽極氧化鋁納米結(jié)構(gòu)。陽極氧化鋁納米管由于其無毒、可降解、緩釋性強、操作簡單等等優(yōu)良特點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、汪霖博士團隊開創(chuàng)性地將高純氧化鋁作為生物醫(yī)用材料進行癌癥治療，這是國際上首次呈現(xiàn)的物理方法治療實體惡性腫瘤的材料與手段。

汪霖博士表示，該團隊的全新解題思路利用了鋁鎂氧化物（氧化鋁、氧化鎂）化學性質(zhì)穩(wěn)定且有良好的生物相容性，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以使其表面具備正電性和強堿性，再搭載螯合劑乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）。而正電性和強堿性的意義在于實現(xiàn)材料靶向粘附并切斷癌細胞鏈接，使其解聚并排出，達到治療目的。

小結(jié)：

基于陽極氧化鋁薄膜的特點，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（如用于制作柵格場發(fā)射陣列器件、用于制作神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算芯片）等。陽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)濟的發(fā)展和科技的進步，精細氧化鋁的應(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)展機遇。在未來，對于氧化鋁的研究還會向具有高附加值、更有前景的新興應(yīng)用領(lǐng)域方向邁進。

參考來源：

1、木朝麗.基于陽極氧化鋁薄膜納米通道的腫瘤標志物檢測新方法研究

2、賈鳳杰.基于陽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)合電化學技術(shù)針對單堿基突變非擴增檢測方法的應(yīng)用研究

5、寧波氧化鋁論壇：國際首創(chuàng)且有趣：高純氧化鋁在癌癥治療中的應(yīng)用探索(報告）

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）

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