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Controlling the Size and Polymorphism of Calcium Carbonate Hybrid Particles Using Natural Biopolymers
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1021/acs.cgd.9b01057 Mark Louis P. Vidallon 1 , Fiona Yu 1 , Boon M. Teo 1
Crystal Growth & Design ( IF 3.2 ) Pub Date : 2020-01-13 , DOI: 10.1021/acs.cgd.9b01057 Mark Louis P. Vidallon 1 , Fiona Yu 1 , Boon M. Teo 1
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Calcium carbonate (CaCO3) nanoparticles have diverse applications in biomedicine, including ultrasound imaging, biosensing, drug delivery, and theranostics. One of its crystal polymorphs, vaterite, exhibits many unique features, such as its high solubility, porosity, and spherical shape, which make it suitable for drug delivery; however, the instability of this polymorph makes the large-scale fabrication of these particles challenging. In this work, we utilized a fast precipitation technique to fabricate CaCO3 hybrid particles, with the biocompatible polymeric additives bovine serum albumin (BSA) and polydopamine (PDA), a polymer with unique optical properties. The results showed that BSA and PDA can be used together to produce hybrid particles with variable sizes and polymorph compositions, depending on the reaction or mixing time applied. We also demonstrated that, by controlling other fabrication process parameters, including the PDA polymerization time, addition order of the salts, and the pairing of the salts with the polymer additives, we could tune the physicochemical properties of the resulting CaCO3 hybrid particles. These findings are important in designing hybrid particle systems with tailored properties for specific applications, including contrast-enhanced ultrasound and photoacoustic imaging, drug delivery, photothermal therapy, and cancer theranostics.
中文翻译:
使用天然生物聚合物控制碳酸钙杂化颗粒的大小和多态性
碳酸钙(CaCO 3)纳米粒子在生物医学中具有多种应用,包括超声成像,生物传感,药物递送和治疗学。球crystal石是一种晶体多晶型物,具有许多独特的特征,例如高溶解度,孔隙率和球形,使其适合于药物输送。然而,这种多晶型物的不稳定性使得这些颗粒的大规模制造具有挑战性。在这项工作中,我们利用快速沉淀技术来制造CaCO 3杂化粒子,以及具有生物相容性的聚合物添加剂牛血清白蛋白(BSA)和聚多巴胺(PDA),这是一种具有独特光学特性的聚合物。结果表明,取决于所应用的反应或混合时间,BSA和PDA可以一起用于生产具有可变大小和多晶型物组成的杂化颗粒。我们还证明,通过控制其他制造工艺参数,包括PDA聚合时间,盐的添加顺序以及盐与聚合物添加剂的配对,我们可以调节所得CaCO 3的理化性质。杂化粒子。这些发现对于设计针对特定应用具有量身定制的性能的混合粒子系统非常重要,这些应用包括对比度增强的超声和光声成像,药物输送,光热疗法和癌症治疗学。
更新日期:2020-01-14
中文翻译:
使用天然生物聚合物控制碳酸钙杂化颗粒的大小和多态性
碳酸钙(CaCO 3)纳米粒子在生物医学中具有多种应用,包括超声成像,生物传感,药物递送和治疗学。球crystal石是一种晶体多晶型物,具有许多独特的特征,例如高溶解度,孔隙率和球形,使其适合于药物输送。然而,这种多晶型物的不稳定性使得这些颗粒的大规模制造具有挑战性。在这项工作中,我们利用快速沉淀技术来制造CaCO 3杂化粒子,以及具有生物相容性的聚合物添加剂牛血清白蛋白(BSA)和聚多巴胺(PDA),这是一种具有独特光学特性的聚合物。结果表明,取决于所应用的反应或混合时间,BSA和PDA可以一起用于生产具有可变大小和多晶型物组成的杂化颗粒。我们还证明,通过控制其他制造工艺参数,包括PDA聚合时间,盐的添加顺序以及盐与聚合物添加剂的配对,我们可以调节所得CaCO 3的理化性质。杂化粒子。这些发现对于设计针对特定应用具有量身定制的性能的混合粒子系统非常重要,这些应用包括对比度增强的超声和光声成像,药物输送,光热疗法和癌症治疗学。