金刚石在医疗领域的应用(3)
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【关键词】
【摘要】3.2 细胞标记 纳米金刚石化学性质稳定,不易与其他物质发生反应,且无毒无光致漂白剂,但是可发荧光。这使纳米金刚石比其他荧光标记物更适合用于细
3.2 细胞标记
纳米金刚石化学性质稳定,不易与其他物质发生反应,且无毒无光致漂白剂,但是可发荧光。这使纳米金刚石比其他荧光标记物更适合用于细胞标记。CHAO等[34]将溶菌酶-纳米金刚石复合物与大肠杆菌相互作用,其不仅表现出较高的抗菌活性,而且可以检测到纳米金刚石的拉曼信号。LIU等[40]研究发现,纳米金刚石在细胞分裂的过程中,会随着染色体分离而近乎对半地转移到2个子细胞当中,且分裂过程无毒无影响。MKANDAWIRE等[41]研究发现:结合了抗体的纳米金刚石会在进入的结构当中发出不同于细胞本身的荧光。MOHAN等[42]给野生线虫体喂食和注射荧光纳米金刚石,验证了其可进入活体细胞,并可长期跟踪、成像线虫体的生长发育过程。
3.3 蛋白质分离
纳米金刚石有较大的比表面积,且表面附有羧基、内脂、羟基、酮和烷基等亲和蛋白质的化学基团,因而纳米金刚石可用于蛋白质的分离。其优势在于可简化提纯蛋白质过程、缩短分离时间、不使用特殊色谱设备等,方便科研工作人员的研究工作[43]。
3.4 抗癌治疗
纳米金刚石表面具有多种化学基团,它们可用于肿瘤成像和治疗,并已成为癌症治疗的重点方向。LI等[44]发现紫杉醇与纳米金刚石结合,抗癌活性比单紫杉醇高:10-羟基喜树碱与纳米金刚石结合,形成10-羟基喜树碱-纳米金刚石复合物,对Hela细胞的体外毒性比单10-羟基喜树碱强;纳米金刚石的亲水性,改善了10-羟基喜树碱的水溶性。孙陶利等[45]利用纳米金刚石表面官能团羧基与抗肿瘤物质鬼臼毒素以共价键链接,结合后不干扰纺锤体分离,提高了药物水溶性、生物相容性、耐药性、靶向性,因此鬼臼毒素的抗肿瘤活性大大提高。
癌细胞病变和肿瘤,可能是由于缺陷基因的表达。因此,推出一种治疗方法:利用siRNA来抑制缺陷基因。但siRNA的活性受限于穿透细胞和降解核酸的能力。ALHADDAD等[46-47]发现用纳米金刚石作载体,能够有效地传递siRNA到细胞中,然后进一步阻断EWS/fli1致癌基因在尤文氏肉瘤疾病中的表达。
3.5 其他
纳米金刚石可以像金属银、铜一样杀死细菌,杀菌效率较高[48]。CHATTERJEE等[49]研究发现纳米金刚石羧化物对阴性大肠杆菌有显著抗菌作用。在水解质中观测,5 nm羧基纳米金刚石的存在,导致细胞壁上86%的大肠杆菌在4 h内溶解,达到新的最大值,羧基纳米金刚石在反应后会摧毁大肠杆菌。超细羧基纳米金刚石与荧光标记的大肠杆菌反应,表明大肠杆菌表面的破裂机理和酶溶解破坏完全不同[34],可能是自然物理反应,或者是由于高度反应表面可能攻击细菌外膜并造成细胞膜表面缺陷,导致细胞死亡。
含碳吸附剂被广泛地用于工业、医药、药理等各种领域。人造金刚石作为一种新的含碳吸附材料,其表面可改性或恢复[50],在使用过程中具有重复性,而金刚石粉对氮分子、重金属离子和水蒸气的吸附性较强[51]。并且,纳米金刚石微粒能够在不同的pH值的细胞环境中传输而表面不退化,细胞存活时间长,有望在生物医学应用中作为稳定的、生物兼容的荧光探针[52]。
4 结论与展望
我们从医用刀具、医用材料和医药应用3个方面分别阐述了金刚石在医疗领域的应用——
医用刀具:金刚石块体作手术刀片,配合金属或硬质合金作刀柄制作手术刀具;或采用金刚石涂层,优化硬质合金刀具的性能。医用材料:在植入体表面镀金刚石膜,优化其在体内的物理、化学特性和生物相容性;在医用材料中混入金刚石成分优化其性能。医药领域:金刚石在生物载药、细胞标记、蛋白质分离、癌症治疗、杀菌等方面均有应用。不同种类的金刚石应用领域及其对应性能如表1所示。
表1 不同类型金刚石在各个领域的应用及其性能 金刚石类型 用途 利用的性能天然金刚石手术刀具刀片材料高硬度、耐磨性、耐腐蚀性、物化性能稳定、表面光滑度人造单晶金刚石手术刀具涂层高硬度、耐磨性、耐腐蚀性、物化性能稳定纳米单晶金刚石骨科人造关节涂层促进骨钙素表达,间接促进骨界面细胞增殖、新骨形成;化学惰性、高硬度、表面光滑度眼科植入体表面致密性血管支架材料加速血管生长药物载体表面吸附性、生物相容性、物化性能稳定标记表面吸附性、荧光性蛋白质分离提纯表面吸附性癌症治疗表面吸附性、增强药物活性、减少毒副作用生物成像光透性杀菌表面官能团纳米非晶金刚石牙科义齿、基托涂层生物相容性、高透明度、高硬度、耐腐蚀、耐磨损
文章来源:《金刚石与磨料磨具工程》 网址: http://www.jgsymlmjgc.cn/qikandaodu/2021/0728/504.html