中國粉體網訊  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現早治療是提高生存率和改善預后的重要手段，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。一部分新型材料應運而生并被廣泛應用在生物傳感領域，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）具有生產工藝成熟簡單、成本低、應用范圍廣等優點，能夠彌補生物材料中不穩定的物理化學性質、容易發生形狀改變等弊端。

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）以其獨特的形態和應用受到人們的廣泛關注。根據其結構特點，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中對鋁進行電化學陽極氧化來生產的，PAA作為產物形成在鋁表面上。

PAA的結構由氧化鋁阻擋層組成，在其上面出現了一層多孔氧化鋁。產生的孔通常形狀不規則，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的情況下發生。在這種情況下，當使用99.99％或更高的超純鋁時，有序的孔區域可以達到幾微米的大小，并且在相鄰區域之間會出現六邊形陣列的旋轉缺陷。

性能優良的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異并且孔道大小、厚度、間距可調控，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、膜分離等領域。通過剛性、化學簡單、理想化的PAA孔隙的傳質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。在傳感領域中的應用包括腫瘤標志物的檢測，仿生離子通道的構建以及濕敏傳感器的設計等。

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合的方式將藥物包裹在體內或結合到表面。和傳統藥物釋放系統相比，它具有較高的可控性和緩釋性，較強的耐壓性和降解性，較好的靶向性和結合性，較低的毒副作用等優點。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構。陽極氧化鋁納米管由于其無毒、可降解、緩釋性強、操作簡單等等優良特點可以作為癌癥藥物載體使用也獲得了癌癥診療領域的廣泛關注。

高純氧化鋁

最近，施劍林院士、汪霖博士團隊開創性地將高純氧化鋁作為生物醫用材料進行癌癥治療，這是國際上首次呈現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）化學性質穩定且有良好的生物相容性，通過結構設計，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：

基于陽極氧化鋁薄膜的特點，它可被用作合成納米有序結構的模板（如制備高密度磁記錄介質、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射陣列器件、用于制作神經網絡計算芯片）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域的廣泛關注。隨著經濟的發展和科技的進步，精細氧化鋁的應用在新能源、5G通訊、半導體、生物醫藥、環保等高新技術領域有了新的發展機遇。在未來，對于氧化鋁的研究還會向具有高附加值、更有前景的新興應用領域方向邁進。

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通路和載藥性能的研究

4、孫維漢.CRISPR/dCas9系統結合電化學技術針對單堿基突變非擴增檢測方法的應用研究

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

（中國粉體網編輯整理/青黎）

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