Carbonato de cálcio É um importante material químico com recursos ricos. Apresenta produção simples e excelente desempenho. É amplamente utilizado em borracha, tinta, medicamentos e alimentos. Na área médica, seu uso é ainda mais amplo. O carbonato de cálcio é um excelente aditivo e suplemento de cálcio. Suplementos à base de cálcio oferecem alto teor e absorção de cálcio. Eles também proporcionam alta biodisponibilidade. O carbonato de cálcio de grau farmacêutico serve como enchimento e base. Também é usado para preparar meios de fermentação. Fornece cálcio e estabiliza o pH durante a fermentação. Assim, atua como um tampão essencial em bioprocessos. Notavelmente, o carbonato de cálcio agora é usado como biomaterial. Ele constrói transportadores inteligentes para entrega de genes, enzimas e fármacos. Carbonato de cálcio vaterita, um polimorfo raro e metaestável de CaCO₃, tem ganhado crescente atenção por suas propriedades únicas.
Microesferas de Carbonato de Cálcio Vaterite
O carbonato de cálcio apresenta principalmente três formas cristalinas: calcita, aragonita e vaterita. A vaterita é um cristal ortorrômbico com leves diferenças estruturais em relação à calcita. Sua célula unitária contém íons carbonato e cálcio em um arranjo simétrico e ordenado. Essa estrutura confere à vaterita sua forma esférica característica. O carbonato de cálcio vaterita é raramente encontrado na natureza. Geralmente se forma como esferas policristalinas compostas por microcristais nanométricos. Em contraste, a calcita e a aragonita são tipicamente monocristais. A vaterita também aparece em formas de disco, floco, hexagonal e em forma de lente. A forma esférica da vaterita é considerada a mais promissora para aplicações.
Entre as três formas cristalinas comuns de carbonato de cálcio, a calcita é a mais estável termodinamicamente. A aragonita é moderadamente estável, enquanto a vaterita é altamente instável.
Em solução aquosa, a vaterita se transforma facilmente em calcita ou aragonita.
No entanto, certos aditivos podem estabilizar a vaterita sob condições específicas. Essas substâncias retardam sua transformação em formas cristalinas mais estáveis.
Estudos mostram que as condições de síntese afetam a forma cristalina do carbonato de cálcio. Aditivos e métodos de pós-tratamento também influenciam sua estrutura. Assim, as microesferas de carbonato de cálcio podem atingir formas cristalinas controláveis.
Ajustando a temperatura, o pH e o tempo, a síntese seletiva torna-se possível. A análise da formação da vaterita e da estrutura da célula unitária ajuda a controlar suas propriedades. Isso permite a regulação precisa da morfologia, do tamanho e das características físicas.
Comparada a outras formas, a vaterita também apresenta propriedades básicas, como baixa densidade e estabilidade química. Apresenta aparência branca, inodora, decompõe-se em ácido e é quimicamente estável. Além disso, a vaterita apresenta uma estrutura interna oca ou porosa. Mantém tamanho de partícula uniforme e dimensões em micro e nanoescala. Além disso, apresenta alta hidrofilicidade e grande área superficial.
Também se dissolve e dispersa melhor do que outras formas. Além disso, oferece excelente biocompatibilidade e forte desempenho de segurança. Destacam-se sua boa degradabilidade e forte capacidade de mudança de fase. Notavelmente, a vaterita apresenta uma distribuição esférica de partículas. Portanto, é muito promissora como carreador inorgânico de fármacos.
Método de síntese de microesferas de carbonato de cálcio de vaterita porosa
Coprecipitação
O método de coprecipitação é uma forma comum e econômica de sintetizar carbonato de cálcio. A precipitação ocorre pela adição de uma fonte de carbonato, como bicarbonato de sódio, à solução de cloreto ou hidróxido de cálcio. Este método oferece operação simples e baixo custo, sendo, portanto, adequado para a produção de carbonato de cálcio em larga escala.
Síntese hidrotermal
O método hidrotérmico utiliza soluções em ambientes de alta temperatura e alta pressão. Nessas condições, a solução apresenta alta solubilidade, difusividade e atividade iônica. Este método é conveniente e eficaz para a síntese de carbonato de cálcio. Ao ajustar as condições e o tempo de reação, ele controla a forma, o tamanho e a morfologia dos cristais. Oferece excelente capacidade de controle de cristais. Assim, produz carbonato de cálcio bem cristalizado com formatos específicos.
Método de microemulsão
A microemulsão, também conhecida como nanoemulsão, é usada principalmente para sintetizar nanopartículas. O método de coprecipitação em solução mistura dois ou mais precursores em fase oleosa. Esses precursores reagem simultaneamente para precipitar e formar carbonato de cálcio. Este método auxilia efetivamente na síntese controlada de nanopartículas.
Biomineralização
Biomineralização refere-se à formação de minerais inorgânicos por meio de processos biológicos.
Estudo sobre microesferas de carbonato de cálcio de vaterita porosas como carreadores de fármacos
Micro/nanopartículas de CaCO3 podem ser utilizadas para a liberação controlada de fármacos hidrofílicos ou hidrofóbicos. Devido à lenta degradação do CaCO3 no corpo humano, ele atua como um sistema de liberação de fármacos de longa duração. As partículas coloidais de PEI-CO2@CaCO3 sensíveis ao pH permitem que os grupos de reação das nanopartículas de carbonato de cálcio de vaterita se liguem às moléculas alvo nas células tumorais. Isso facilita o transporte do fármaco e ajuda a inibir o crescimento tumoral.
A morfologia porosa e a estrutura interna desenvolvida da vaterita permitem que ela acomode diversos tipos de moléculas. Essas partículas capturam com eficácia substâncias bioativas, incluindo pequenas moléculas e macromoléculas. Durante a formação das partículas, essas substâncias entram nos poros por adsorção física (difusão) ou coprecipitação (cossíntese). As microesferas de carbonato de cálcio de vaterita, com tamanho de partícula e sensibilidade ao pH ajustáveis, são ideais para administração de fármacos e genes.
Conclusão
Atualmente, o carbonato de cálcio é usado principalmente como carreador de fármacos para medicamentos orais, tratamento de câncer, medicamentos tópicos, materiais para reparo ósseo e entrega de genes. Embora o carbonato de cálcio vaterita seja uma forma cristalina termodinâmica metaestável e não ocorra na natureza, ele oferece vantagens únicas. Com sua morfologia porosa, alta área superficial, boa permeabilidade e biocompatibilidade, a vaterita é biodegradável e não tóxica para células normais. Como resultado, apresenta enorme potencial em campos biomédicos, como carreadores de liberação controlada de fármacos e carreadores para terapia gênica. Isso tem levado a uma crescente atenção e pesquisa nessas áreas.
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