中國粉體網訊 納米技術是一個涉及在納米尺度上操縱材料的領域，包括在這一過程中采用的科學原理以及在這一尺度上新發現的物質特性和發展前景。納米技術已應用于藥物輸送、腫瘤診斷和治療、成像、抗菌劑等醫學領域的各個方面。納米材料尺度的變化，會使得其表面物理和化學性質表現出巨大的變化。近年來隨著納米技術的發展，具有類石墨結構的氮化硼（BN）成為一種新穎的醫學材料，在抗癌性、抗菌性、藥物載體等方面表現出潛在應用價值。
氮化硼納米材料
氮化硼是一種由第三主族元素硼和第五主族元素氮共同構成的具有六邊形規則網絡結構的分層分子晶體。在分子晶體層內，硼原子和氮原子通過配位鍵相結合，此配位鍵結合力很強，因此層內B原子和N原子結合緊密。而層間則是以分子鍵連接，由于分子鍵結合較弱，故其層與層之間極易脫落。
按照晶型的不同，氮化硼晶體結構主要可分為六方氮化硼（h-BN）、立方氮化硼（c-BN）、纖鋅礦氮化硼（w-BN）和菱方氮化硼（r-BN）四種，其中六方氮化硼（h-BN）的應用最廣。
六方氮化硼（h-BN）作為一種十分重要的無機材料，具有與石墨相類似的結構，且外觀為白色粉末，故又被稱為“白石墨”。納米h-BN可以包裹形成零維的BNNPs，卷繞形成一維的BNNTs，剝離形成二維的BNNs和BN納米帶(BNNRs)。以上每種納米結構都表現出獨特的優異性能，例如高比表面、大帶隙能量、低介電常數、良好的熱穩定性和化學穩定性、優異的生物相容性等。
氮化硼的性質
在不同類型的氮化硼晶體中，由于h-BN和c-BN的性能較為優異，研究人員多對這兩個結構的氮化硼進行研究。
h-BN微觀圖
h-BN的層狀結構和晶格參數與石墨類似，每一層內的氮、硼原子之間靠很強的sp2共價鍵和偶極矩力結合，故h-BN熔點很高，同時具有優異的耐高溫和耐火能力；而h-BN的層間則由較弱的范德華力結合，因此層間易滑動，可用作潤滑材料。此外，h-BN的禁帶寬度可達5.97eV，因此即使在高溫下都擁有極高的絕緣性能。概括而言，h-BN的特性主要有以下幾點：熔點較高、高導熱性、良好的潤滑性能、高的機械強度、化學穩定性好、優異的介電性能、良好的生物相容性等。但是h-BN在水中的分散性較差，因此，對h-BN材料進行功能化以改善其分散性將有利于其在生物醫療領域的進一步應用。
c-BN是一種具有閃鋅礦結構，屬于面心立方晶系，與金剛石具有類似結構的新型超硬材料。c-BN具有極高的熱導率、熱穩定性、化學穩定性等特性。2009年，學者首次在自然界中發現天然的的c-BN，為其命名為青松礦，但現如今工業上使用的c-BN單晶依舊為人工制備，方法為以h-BN為原料在高溫高壓下進行合成。
氮化硼在生物醫學領域的應用
BN在體外和體內具有良好的生物相容性，在生物應用方面具備石墨烯基材料的相近乃至更為優越的性質，可用于抗菌、藥物遞送、硼遞送劑、組織工程、體內成像等領域。
（1）抗菌
近期，有工作發現氮化硼納米片對抗菌素耐用性（AMR）細菌具備有效的抗菌作用，在具備良好機體生物相容性的同時不會在長期使用中引發二次耐藥性。Kivanc等人研究h-BN納米顆粒對變形鏈球菌3.3、巴氏葡萄球菌M3、念珠菌sp.M25和變形鏈球菌ATTC 25175的抗菌和抗菌膜活性。通過MTT法、SRB法、Pico Green法檢測細胞活力來評估h-BN納米顆粒對人類正常皮膚成纖維細胞和麥丁達比犬腎細胞的毒性作用，實驗表明，h-BN納米顆粒對細菌生長具有較好的抑制效果。
（2）藥物遞送
h-BN還被認為是極具潛力的藥物載體，Cheng等人通過鹽模板法一次大批量合成了六方氮化硼納米片（BNNSs），在體內和體外實驗中有效抑制了乳腺癌的增殖，表明了BNNSs在藥物遞送應用中的潛力。有研究發現，利用球形BN作為載體，脫氧核糖核酸負載的腦鈉肽通過內吞途徑滲透到腫瘤性IAR-6-1細胞中，然后將DOX釋放到細胞質和細胞核中，從而靶向殺死癌細胞。
（3）組織工程
在牙科材料領域，Lee等人通過高能球磨法制備了BNNs并將其分散在氧化鋯基質中，通過等離子燒結來固結復合粉末。添加BNNs的氧化鋯表現出高達27.3%強度和37.5%的斷裂韌性，并抑制了氧化鋯基質在潮濕環境中的降解，證明了BNNs作為牙科材料增強材料的潛在價值。Degrazia等人發現加入0.15wt.%的BNNTs時，改善了牙科復合樹脂的化學和機械性能并促進了礦物沉積，有助于延長牙齒修復體的壽命。
（4）硼遞送劑
氮化硼納米材料由于其高的硼含量、低細胞毒性，可作為硼中子俘獲療法（BNCT）的硼遞送劑。硼中子俘獲療法是一種新型的能夠靶向殺傷癌細胞而不會傷害正常細胞的特異性放射癌癥治療方法。聚乙二醇修飾的氮化硼納米管已被證明可作為硼中子俘獲療法的硼遞送劑，在B16黑色素瘤細胞中硼積累約是第二代硼遞送劑BSH（巰基十二硼烷二鈉鹽）的三倍。用聚賴氨酸和葉酸修飾的氮化硼納米管，在與熒光量子點偶聯后，被多形性膠質母細胞瘤細胞選擇性地攝取，不僅可作為硼中子俘獲療法的硼遞送劑，還可以示蹤藥物的細胞內行為。氮化硼納米球還被報道可作為治療前列腺癌的優質硼庫，具備可控結晶度的氮化硼可持續釋放硼，從而降低前列腺癌細胞活性并誘導細胞凋亡，原位腫瘤模型證實了空心氮化硼球體的體內抗癌功效。
小結：
氮化硼是一種性能優異的無機非金屬材料，它可以以四種不同的晶體結構存在，其中最常見的是h-BN和c-BN。近年來，h-BN材料作為石墨烯材料的結構類似物逐漸引起了人們的注意，因其優越的生物相容性和更高的化學穩定性h-BN有望在生物醫學應用中替代碳納米結構。BN因其具有特殊的結構及性質，應用領域非常廣泛。然而BN在生物醫學方面研究剛剛起步，值得深入研究探索。
參考來源：
1、孫雪苗.氮化硼的制備、表征及性能模擬
2、韓玉信.超細氮化硼納米晶的制備和硼遞送研究
3、張建.BN/SiCw和仿生微織構對UHMWPE摩擦性能改性研究
4、孔莘子.氮化硼基納米復合體系改性牙科樹脂的實驗研究
5、唐秋娥.氮化硼材料腫瘤抑制作用研究及安全性評估
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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