中国粉体网讯 硅藻土是一种由硅藻遗骸构成的硅质沉积岩,是重要的非金属矿产资源。其特殊的理化性质使其在各行各业中发挥关键作用,包括聚合物材料的添加剂、涂料的填料和增强剂、化工的助滤剂、吸附剂、催化剂载体、表面活性剂的载体,以及色谱固定相或载体等。近年来,硅藻土在新兴领域,如生物医疗、声学材料、新能源等方面的应用也逐渐增多。
硅藻土
①硅藻土概述
硅藻土主要化学成分为SiO2,同时含有少量Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5以及有机质等,个别会含有一些金属杂质,如Cr、Ba等。不同地区的硅藻土矿其化学成分存在差异,含量也有所不同。硅藻土的化学成分严格受矿石矿物组分的控制,矿石中高硅藻含量通常伴随着较少的杂质,因此SiO2含量越高,说明硅藻土质量越好。
②硅藻土工业加工工艺
天然硅藻土必须经过洗选、酸洗、煅烧、分级等工序处理,才能用作工业精制生产的助滤剂。以天然硅藻土为主要原料,经煅烧或助熔煅烧制成工业用硅藻土助滤剂。按加工方式,可将硅藻土分为煅烧品助滤剂(用DS表示)和助熔煅烧品助滤剂(用ZDS表示)两种。
硅藻土在医药领域的应用
现阶段药物制剂企业通常使用药品级或食品级硅藻土作为吸附和助滤剂,其主要作用是显著提高药液的澄清度以及纯度。如血液制品预过滤、油脂类药物过滤、中药提取的粗滤等工艺中常用到硅藻土。需特别注意的是,在制药GMP环境中操作硅藻土助滤剂(尤其是煅烧品DS)时,必须采取呼吸防护措施,防范硅肺病风险。
①硅藻土作为助滤剂,被广泛应用于药品生产的各个环节
硅藻土高度的多孔结构使得硅藻土能够有效地吸附和过滤掉液体中的固体颗粒、悬浮物质、胶体粒子以及部分微生物,起到滤清和净化液体的作用。在药品生产固液分离过程中,硅藻土的应用效果尤为显著。
②硅藻土作为药物的载体,用于制备控释系统
通过将药物吸附在硅藻土上,利用保护膜技术或孔隙度调整等方法,可以实现药物在体内长时间释放的效果,从而提高药物的疗效和便利性。在长期用药、慢性病治疗和疼痛管理等方面具有重要意义。
在药物控释方面,Uthappa et al.(2018)为解决天然硅藻土在药物应用中较差的载药吸附、高的初始爆发释放等问题,采用另一种高表面积材料干凝胶对硅藻土进行表面改性,通过FESEM、BET、ATR、IR、XRD和UV–Vis等技术对其表面改性和载药进行了验证,结果表明改性后硅藻土的载药能力与效率有所提高,药物的控释也得到了增强,这对于用天然材料来开发这种改性的复杂材料来控制药物输送系统开辟了广阔的前景。
③硅藻土作为药物的赋形剂
在药物制剂中,硅藻土作为惰性辅料使用,利用其多孔结构和高比表面积,硅藻土主要发挥以下辅料功能:作为吸附剂或缓释载体以调节药物释放动力学,作为稳定剂改善药物物理化学稳定性,或作为助流剂/稀释剂优化制剂工艺性能。需特别注意的是,应通过表面改性等技术手段控制其对蛋白类药物的非特异性吸附,以避免影响药物生物利用度。
④硅藻土应用于组织工程
骨质疏松症、骨髓炎、骨肉瘤、口腔颌面部肿瘤等骨病引起的骨愈合缺陷仍然是临床面临的重大挑战,目前这些疾病通常需要骨移植来替代缺失的骨头。Wang et al.(2021)采用冻干技术成功制备了新型改性硅藻土/壳聚糖支架材料,通过实验表明由该材料制备的复合支架在细胞增殖能力和成骨性能方面表现良好,可以达到附近骨组织再生的目的。
小结
硅藻土凭借其独特的多孔结构、高比表面积以及优异的理化稳定性,已从传统的助滤剂逐步拓展为集药物控释、功能赋形剂及组织工程支架于一体的多功能生物材料。通过表面改性、复合修饰等先进技术手段克服其固有局限性(如蛋白吸附等问题),硅藻土在生物医药领域的应用领域正在不断拓宽。展望未来,随着跨学科研究的深入和纳米技术的发展,硅藻土基复合材料在精准医疗、再生医学及新型药物递送系统中将展现出更为广阔的应用前景。
参考来源:
1、文光芬,胡国保等.生物制品生产中助滤剂硅藻土的应用
2、梁震,王春连等.国内外硅藻土分布、成因、应用及其找矿远景分析
3、田甜,周姝等.药用辅料硅藻土质量标准的研究
4、梁震,王春连等.全球硅藻土分布、成因、应用及其找矿远景分析
(中国粉体网编辑整理/青黎)
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