以逆相微胞製備含鎂非晶相碳酸鈣之研究

Abstract

非晶相碳酸鈣為自然界中常見的生物礦物之一，由於其無毒、高生物相容性與對 pH 值敏感等特質，對於抗癌藥物是非常具有潛力的載體。然而，由於其本身對於水的不穩定性而限制了它的應用。 在本研究中，我們嘗試添加鎂離子以穩定非晶相碳酸鈣。因鎂離子的高電荷密度會使其擁有極高的水合能，在與鈣離子沉澱時，由於水合鎂離子脫水不易，導致陽離子難與碳酸根排列為整齊的晶體結構，使得碳酸鈣可以停留在熱力學不穩定的非晶相態。此外，進一步使用有機分子包覆在含鎂非晶相碳酸鈣的表面，除了加強非晶相碳酸鈣對水的穩定性，同時也增加其在水中的分散性。在尺寸大小方面，為了符合高滲透長滯留效應 (EPR effect)，我們使用逆相微胞搭配氣體擴散法製備含鎂非晶相碳酸鈣，以物理性限制的方式，將礦物的尺寸限制在100奈米以下，以達到最好的靶向腫瘤組織效果。 本研究成功合成含鎂非晶相碳酸鈣奈米顆粒，在保有碳酸鈣本身對於 pH 值獨特的反應性的同時改善它在生理環境中的穩定性。這種能在弱酸環境下精準釋放藥物的載體，可以減少藥物的需求量與副作用，證明了它在癌症治療上有著極大的潛力。

Amorphous calcium carbonate (ACC) is one of the most important precursor phase of calcareous biominerals. ACC is nontoxic, biocompatible, and pH-sensitive. According to these properties, ACC has a high potential for being used as drug delivery systems. However, owing to its metastable character, it is hard to prepare nano-sized ACC in vitro. One possible solution is to dope some magnesium ions into calcium carbonate and form Mg-ACC because magnesium cations have higher dehydration energy barrier which could stabilize the ACC. To prepare Mg-ACC with the enhanced permeability and retention (EPR) effect for cancer treatment, we have exploited the strategy of reverse micelles to get nanoscale and very uniform particles. As a result, the size of the Mg-ACC particles are under 100 nm, which is the most suitable size in tumor targeting.