近日，我院劉明賢教授團隊結合近期發表的系列埃洛石的生物學效應和生物醫學應用工作，提出了醫用礦物學概念，圍繞典型礦物藥埃洛石納米管（Halloysite nanotubes，HNTs）的結構與理化性質，讨論了埃洛石等黏土礦物生物活性與材料成分結構的科學聯系，綜述了其促組織修複、治療胃腸道疾病、生物檢測與傳感和作為日化品應用的最新進展（圖1）。最後，探讨了醫用礦物學領域研究和應用面臨的挑戰、可能的解決方案和發展趨勢。
圖1. HNTs的結構特點及生物醫學應用
該論文從HNTs的起源、礦物開采純化和基礎表征出發，介紹了HNTs的中空管狀納米管結構，内外表面的異質性，表面積、孔隙和表面缺陷，親水性以及生物安全性。圍繞這些特征，讨論了其成分結構、理化性質與生物活性的關系。HNTs的中空管狀結構産生強大的毛細管效應，可通過毛細管吸力填充液體、離子和藥物分子(圖2)。此特性可用于在腔内限域合成納米粒子（例如CeO2、Au、Cu3-xP等）。還可加載藥物、蛋白質和核酸等用于保護、遞送和緩釋。高長徑比的棒狀結構可在不同條件引導下在界面排列成規則圖案，實現微納米自組裝。這些有序結構增強了細胞相互作用，引導它們定向粘附和生長，對于重建骨骼、神經和肌肉等組織具有重要意義。這種納米管的有序排列還使界面粗糙度與細胞僞足和各向異性适應性相匹配，顯著提高了循環腫瘤細胞的捕獲效率。
圖2. HNTs的高長徑比中空管狀結構可實現管内限域合成和表面自組裝。
HNTs的結構與化學組成使其具有高效促凝血的性能，其通過以下方式激活凝血：（i）吸收水分濃縮血液；（ii）通過帶負電荷的表面與凝血因子相互作用以觸發内在凝血級聯；（iii）激活和聚集血小闆以加速血凝塊形成。因此，在複合材料中添加HNTs可帶來卓越的止血效果（圖3）。HNTs的補強特性還可改善傷口敷料的物理性能（例如機械強度和親水性）。通過功能化改性，HNTs的加入可增加複合材料生物活性，如藥物緩釋、促愈合和抗菌功效。
圖3. HNTs的促凝血機制與創面止血應用
在胃腸道疾病治療中，HNTs可直接用于治療腹瀉、潰瘍和出血。多孔納米管狀結構延長了其滞留在黏膜上的時間。外表面具有的強負電荷使HNTs可通過靜電相互作用黏附在炎症和潰瘍的消化道上，可作為藥物炎症靶向遞送的載體。HNTs的外表面豐富的活性位點可提供複合材料改性和接枝位點，延長胃腸道滞留和藥物響應性釋放。中空的内腔和化學穩定性可保護藥物、抗體、酶等易失活分子免受消化液破壞，提高口服利用度。
圖4. HNTs在消化道疾病中的應用
HNTs可用于增強日用化妝品的性能，其中包括乳液、洗滌劑和護膚品。HNTs的尺寸、棒狀結構、适宜的潤濕性和高分散性，使它們可作為水包油Pickering乳液穩定劑。HNTs形成Pickering乳液的原理可用于清除油污。其強吸附性有助于去除皮膚中的雜質和多餘油脂。中空管狀結構可吸附和控制成分的釋放，延長活性成分在界面（如皮膚、葉面）的保留時間。HNTs還可用作載體，在管内合成ZnO、TiO2或CeO2等吸收紫外線的金屬氧化物納米粒子用于制備防曬乳液。此外，該文還彙總了HNTs在細胞、組織和動物水平的安全性研究，總結了HNTs的規模化制備和改性策略，全面介紹了HNTs在止血敷料、創面修複、組織工程（含牙科材料）、循環腫瘤細胞捕獲、生物傳感、化妝品等領域的最新應用。
該工作以“The Horizons of Medical Mineralogy: Structure-Bioactivity Relationship and Biomedical Applications of Halloysite Nanoclay”為題發表在國際著名期刊《ACS Nano》上。論文通訊作者為我院劉明賢教授和美國路易斯安那理工大學Yuri Lvov教授，第一作者為我院已畢業博士馮悅(現為廣州中醫藥大學教師)。該工作得到了國家自然科學基金面上項目、佛山國家高新技術産業開發區産業化創業團隊項目等項目資助。
論文鍊接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c04372
文圖：劉明賢 馮悅
校對：劉雪
責編：李逸凡
初審：劉明賢
複審：李立華
終審：陳填烽、吳濤
