Carbonato de cálcio É um importante material químico, com matérias-primas abundantes e processos de produção simples. Possui excelente desempenho e é amplamente utilizado nas indústrias de borracha, tintas, produtos farmacêuticos e alimentos. Na área farmacêutica, carbonato de cálcio esferoidizado É um excelente suplemento alimentar à base de cálcio. Suplementos de cálcio à base de carbonato de cálcio apresentam alto teor de cálcio, boa absorção e alta biodisponibilidade. O carbonato de cálcio de grau farmacêutico pode ser usado como base e enchimento para alguns produtos farmacêuticos. Também pode ser usado para preparar meios de fermentação, fornecendo cálcio e mantendo a estabilidade do pH. O carbonato de cálcio esferoidizado é indispensável como tampão em processos de fermentação biológica. Notavelmente, o carbonato de cálcio é usado como um biomaterial típico para construir transportadores inteligentes para entrega de genes, enzimas e fármacos.
Carbonato de cálcio esferoidizado
Carbonato de cálcio possui principalmente três formas cristalinas: calcita, aragonita e esferoidizada. Esferoidizada carbonato de cálcio É um cristal ortorrômbico, com pequenas diferenças em relação à calcita em sua estrutura de célula unitária. Sua célula unitária contém íons carbonato e íons cálcio, dispostos simetricamente e ordenadamente, conferindo-lhe um formato esférico. O carbonato de cálcio esferoidizado é raramente encontrado na natureza e geralmente é composto por partículas esféricas policristalinas de tamanho nanométrico. Ao contrário da calcita e da aragonita, o carbonato de cálcio esferoidizado não é um monocristal. Além disso, os carbonatos de cálcio esferoidizados também podem apresentar morfologias em forma de disco, floco, hexagonal e em forma de lente. O carbonato de cálcio esferoidizado esférico é considerado o tipo de carbonato de cálcio mais promissor para aplicações.
Entre as três formas cristalinas comuns de carbonato de cálcio, a calcita é a mais estável termodinamicamente. A aragonita vem em seguida, enquanto o carbonato de cálcio esferoidizado é a forma menos estável. Em soluções aquosas, transforma-se facilmente na calcita ou aragonita, mais estável termodinamicamente. A adição de certas substâncias em diferentes ambientes pode estabilizar os carbonatos de cálcio esferoidizados e retardar sua conversão em calcita.
Estudos demonstram que diferentes condições de síntese, aditivos e métodos de pós-tratamento podem tornar a forma cristalina das microesferas de carbonato de cálcio controlável. Com base nisso, o ajuste de temperatura, pH e tempo pode controlar e sintetizar seletivamente as microesferas de carbonato de cálcio. Ao analisar as vias de formação e a estrutura da célula unitária do carbonato de cálcio esferoidizado, sua morfologia, tamanho e propriedades podem ser regulados de forma eficaz.
Comparados às outras duas formas cristalinas, os carbonatos de cálcio esferoidizados não apenas apresentam propriedades convencionais, como baixa densidade, cor branca, ausência de sabor, decomposição ácida e estabilidade química, mas também apresentam estrutura oca ou porosa, distribuição uniforme do tamanho de partículas, tamanho micro-nano, alta hidrofilicidade, grande área superficial específica, boa solubilidade e dispersibilidade, melhor biocompatibilidade e segurança, boa degradabilidade, forte capacidade de transição de fase e distribuição esférica. Portanto, o carbonato de cálcio esferoidizado apresenta amplas perspectivas de aplicação como material carreador inorgânico de fármacos.
Métodos de Síntese de Microesferas de Carbonatos de Cálcio Esferoidizados Porosos
Coprecipitação
O método de coprecipitação é uma forma comum e econômica de sintetizar carbonato de cálcio. Adicionando uma fonte de carbonato, como bicarbonato de sódio, a uma solução de cloreto ou hidróxido de cálcio, é possível obter a precipitação de carbonato de cálcio. Este método é simples de operar, de baixo custo e adequado para sínteses de carbonato de cálcio em larga escala.
Síntese Hidrotermal
O método de síntese hidrotérmica baseia-se em um ambiente de solução de alta temperatura e alta pressão. Nessas condições, a solução apresenta propriedades especiais, como alta solubilidade, alta difusividade e atividade iônica. Este método também é muito conveniente para a síntese de carbonato de cálcio, permitindo o controle da forma, tamanho e morfologia dos cristais por meio do ajuste das condições e do tempo de reação. Oferece bom controle de cristais, permitindo a produção de micropartículas de carbonato de cálcio com boa cristalinidade e morfologia específica.
Método de microemulsão
A microemulsão, também conhecida como nanoemulsão, é usada principalmente para sintetizar nanopartículas. O método de coprecipitação em solução envolve a mistura de duas ou mais soluções precursoras em fase oleosa, realizando simultaneamente uma reação de precipitação para sintetizar carbonato de cálcio.
Biomineralização
Biomineralização refere-se ao processo de formação de minerais inorgânicos por meio de processos biológicos em organismos vivos.
Microesferas de carbonato de cálcio como transportadores de produtos farmacêuticos
A morfologia porosa e a estrutura interna bem desenvolvida do carbonato de cálcio esferoidizado permitem que ele acomode moléculas com diversas propriedades. Essas partículas podem capturar com eficácia uma ampla gama de substâncias bioativas, incluindo compostos de baixo peso molecular e macromoléculas, por meio da adsorção física (difusão) nos poros ou da coprecipitação (cossíntese) durante a formação das partículas. Microesferas de carbonato de cálcio esferoidizado, com tamanho de partícula e sensibilidade ao pH ajustáveis, são mais adequadas para aplicações farmacêuticas e de entrega genética.
Conclusão
Atualmente, o carbonato de cálcio é usado principalmente como carreador farmacêutico para uso oral, tratamento de câncer, fármacos tópicos, materiais para reparo ósseo e entrega de genes. Embora o carbonato de cálcio esferoidizado seja uma forma cristalina metaestável inexistente na natureza, sua morfologia porosa única, alta área superficial específica, boa permeabilidade e biodegradabilidade, bem como a ausência de efeitos colaterais tóxicos em células normais, o tornam altamente promissor. Apresenta grande potencial em áreas biomédicas, como carreadores de liberação controlada para fármacos e carreadores para terapia gênica, atraindo cada vez mais atenção e pesquisa.
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