中国粉体网讯 肿瘤是目前危害人类健康的主要疾病之一，对于肿瘤患者来说早发现早治疗是提高生存率和改善预后的重要手段，而肿瘤标志物灵敏特异性检测是近年来肿瘤早期诊断的重要性研究领域。在以往的工作中，肿瘤标志物检测方案已引入新的科学材料，包括纳米孔纳米通道和新型纳米材料等。一部分新型材料应运而生并被广泛应用在生物传感领域，并进一步提高生物传感器的灵敏度和准确性。到目前为止，仿生纳米通道的构成材料中，常见的无机材料（如氧化铝、氮化硅、玻璃等）具有生产工艺成熟简单、成本低、应用范围广等优点，能够弥补生物材料中不稳定的物理化学性质、容易发生形状改变等弊端。
阳极氧化铝膜
日常的铝表面具有一层致密的且具有高电阻率的氧化铝膜，可阻止空气与铝基接触，阳极氧化铝（AAO）以其独特的形态和应用受到人们的广泛关注。根据其结构特点，存在两种不同类型的AAO：无孔阻挡层氧化物和多孔氧化物（PAA）。PAA是通过在酸性电解质中对铝进行电化学阳极氧化来生产的，PAA作为产物形成在铝表面上。
PAA的结构由氧化铝阻挡层组成，在其上面出现了一层多孔氧化铝。产生的孔通常形状不规则，并在表面周围随机分布。然而，孔可以在特定的阳极氧化条件下变成具有恒定直径的圆形形状，且圆柱形均匀大小的孔径从4-200nm直径、膜厚度从0.1-300pm不同，并以六边形密排阵列排列。这种自组织的PAA可以在阳极氧化之前不控制铝的形态的情况下发生。在这种情况下，当使用99.99％或更高的超纯铝时，有序的孔区域可以达到几微米的大小，并且在相邻区域之间会出现六边形阵列的旋转缺陷。
性能优良的PAA膜孔通道大多与铝基体表面垂直且孔道大小排列均匀。此外，通过改变特定电解液（如磷酸、硫酸或草酸）对高纯铝箔或膜的阳极氧化电压，可以控制孔的尺寸和间距。这使得PAAMs可以作为一个方便的模型系统来研究纳米孔中粒子的输运机理和小空间条件下材料的性能。
与其他薄膜相比，氧化铝膜具有耐高温、耐腐蚀性的特点。其电性能、声学性能和耐磨性优异并且孔道大小、厚度、间距可调控，成本较低。因此，PAA被广泛用于电子和电化学器件的模板、生化分析、离子通道、膜分离等领域。通过刚性、化学简单、理想化的PAA孔隙的传质研究有助于理解孔隙表面特征，并可作为一种新的化学和生物分离方法。在传感领域中的应用包括肿瘤标志物的检测，仿生离子通道的构建以及湿敏传感器的设计等。
阳极氧化铝纳米管
纳米药物载体是一种纳米级范畴的药物载药体系。它通过物理吸附作用或者化学结合的方式将药物包裹在体内或结合到表面。和传统药物释放系统相比，它具有较高的可控性和缓释性，较强的耐压性和降解性，较好的靶向性和结合性，较低的毒副作用等优点。由于对癌症等重大疾病的诊断和治疗中变得越来越重要，纳米药物载体作为新型的药物治疗手段也越来越受到人类的青睐。
一般纳米药物载体的尺寸在1-1000nm之间。分类方式也有很多，按照组成材料可分为有机高分子纳米材料和无机纳米材料两点。有机纳米材料又可分为树枝状大分子聚合物、脂质体、胶束、纳米囊聚合物等。无机纳米材料可分为阳极氧化铝纳米管、金纳米粒子、铁磁性纳米粒子、硅纳米粒子、铝纳米粒子、碳纳米管等等。
阳极氧化铝纳米管示意图
阳极氧化铝纳米管是通过纳米孔阳极氧化铝薄膜经化学腐蚀和超声波处理后形成的。AAO是通过在酸性溶液中对铝施加20~200V的电压进行电化学阳极氧化形成的，氧化后可以获得孔径为10~400nm的阳极氧化铝纳米结构。阳极氧化铝纳米管由于其无毒、可降解、缓释性强、操作简单等等优良特点可以作为癌症药物载体使用也获得了癌症诊疗领域的广泛关注。
高纯氧化铝
最近，施剑林院士、汪霖博士团队开创性地将高纯氧化铝作为生物医用材料进行癌症治疗，这是国际上首次呈现的物理方法治疗实体恶性肿瘤的材料与手段。
汪霖博士表示，该团队的全新解题思路利用了铝镁氧化物（氧化铝、氧化镁）化学性质稳定且有良好的生物相容性，通过结构设计，可以使其表面具备正电性和强碱性，再搭载螯合剂乙二胺四乙酸二钠（EDTA）。而正电性和强碱性的意义在于实现材料靶向粘附并切断癌细胞链接，使其解聚并排出，达到治疗目的。
小结：
基于阳极氧化铝薄膜的特点，它可被用作合成纳米有序结构的模板（如制备高密度磁记录介质、合成碳纳米管阵列等）、用于制备生物传感器、用于制备纳米电子器件和纳米光电子器件（如用于制作栅格场发射阵列器件、用于制作神经网络计算芯片）等。阳极氧化铝纳米管可以作为癌症药物载体使用也获得了癌症诊疗领域的广泛关注。随着经济的发展和科技的进步，精细氧化铝的应用在新能源、5G通讯、半导体、生物医药、环保等高新技术领域有了新的发展机遇。在未来，对于氧化铝的研究还会向具有高附加值、更有前景的新兴应用领域方向迈进。
参考来源：
1、木朝丽.基于阳极氧化铝薄膜纳米通道的肿瘤标志物检测新方法研究
2、贾凤杰.基于阳极氧化铝薄膜的外泌体分析新方法研究
3、孙翔宇.几种纳米材料的制备及其细胞内通路和载药性能的研究
4、孙维汉.CRISPR/dCas9系统结合电化学技术针对单碱基突变非扩增检测方法的应用研究
5、宁波氧化铝论坛：国际首创且有趣：高纯氧化铝在癌症治疗中的应用探索(报告）
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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