无机纳米材料在骨代谢调控中的应用

doi:10.3866/PKU.DXHX202111005

大学化学 >> 2022, Vol. 37 >> Issue (3): 2111005.doi: 10.3866/PKU.DXHX202111005

所属专题：生物无机与大健康

无机纳米材料在骨代谢调控中的应用

王秋祥¹, 刘奕辛¹, 葛昆², 张金超², 周国强¹^,²^,*()

¹ 河北大学基础医学院，河北保定 071000
² 河北大学化学与环境科学学院，河北保定 071002

收稿日期:2021-11-01 录用日期:2021-11-29 发布日期:2021-12-30
通讯作者: 周国强 E-mail:zhougq1982@163.com
作者简介:周国强，Email: zhougq1982@163.com
第一联系人：
^†共同第一作者，对本工作有同等贡献
基金资助:
河北省自然科学基金(B2021201045);河北省自然科学基金(B2020201020);河北省研究生示范课程建设项目(KCJSX2020004)

Inorganic Nanomaterials for Bone Metabolism Regulation

Qiuxiang Wang¹, Yixin Liu¹, Kun Ge², Jinchao Zhang², Guoqiang Zhou¹^,²^,*()

¹ School of Basic Medical Sciences, Hebei University, Baoding 071000, Hebei Province, China
² College of Chemistry and Environmental Science, Hebei University, Baoding 071002, Hebei Province, China

Received:2021-11-01 Accepted:2021-11-29 Published:2021-12-30
Contact: Guoqiang Zhou E-mail:zhougq1982@163.com

摘要/Abstract

摘要：

与有机和高分子纳米材料相比，无机纳米材料具有化学性质稳定、力学性能优良、生物相容性和骨诱导性良好等优势，是用于骨代谢调控的主要材料。文章分别从细胞、分子及动物水平总结了羟基磷灰石、稀土纳米材料、金纳米颗粒、碳纳米管等无机纳米材料在骨代谢调控中的作用及其机制，并对无机纳米材料在骨代谢调控中面临的挑战进行了展望。

关键词: 羟基磷灰石, 稀土纳米材料, 金纳米颗粒, 碳纳米管, 骨代谢

Abstract:

Compared with organic and polymeric nanomaterials, inorganic nanomaterials have the advantages of stable chemical properties, good mechanical properties, excellent biocompatibility, and osteoinductive properties. Inorganic nanomaterials are commonly used as the main material in the regulation of bone metabolism. Herein, the roles and mechanisms of inorganic nanomaterials (such as hydroxyapatite, rare earth nanomaterials, gold nanoparticles, and carbon nanotubes) in the regulation of bone metabolism on the cellular, molecular, and animal levels are summarized. The challenges faced during the application of inorganic nanomaterials toward the regulation of bone metabolism are also presented.

Key words: Hydroxyapatite, Rare earth nanomaterials, Gold nanoparticles, Carbon nanotubes, Bone metabolism

王秋祥, 刘奕辛, 葛昆, 张金超, 周国强. 无机纳米材料在骨代谢调控中的应用[J]. 大学化学, 2022, 37(3): 2111005.

Qiuxiang Wang, Yixin Liu, Kun Ge, Jinchao Zhang, Guoqiang Zhou. Inorganic Nanomaterials for Bone Metabolism Regulation[J]. University Chemistry, 2022, 37(3): 2111005.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202111005

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2022/V37/I3/2111005

图/表 2

参考文献 50

1	Olszta M. J. ; Cheng X. ; Jee S. S. ; Kumar R. ; Kim Y.-Y. ; Kaufman M. J. ; Douglas E. P. ; Gower L. B. Mater. Sci. Eng. R. Rep. 2007, 58, 77. doi: 10.1016/j.mser.2007.05.001
2	Cimatti B. ; Santos M. A. D. ; Brassesco M. S. ; Okano L. T. ; Barboza W. M. ; Nogueira-Barbosa M. H. ; Engel E. E. J. Biomed. Mater. Res. Part B 2018, 106, 649. doi: 10.1002/jbm.b.33870
3	Nauth A. ; Schemitsch E. ; Norris B. ; Nollin Z. ; Watson J. T. J. Orthop. Trauma 2018, 32 (Suppl. 3), S7.
4	Pariente E. ; Olmos J. M. ; Landeras R. ; Nan D. ; Gonzalez-Macias J. ; Hernandez J. L. J. Bone Miner. Metab. 2017, 35, 114. doi: 10.1007/s00774-016-0735-1
5	Ibrahim M. ; Labaki M. ; Giraudon J.-M. ; Lamonier J.-F. J. Hazard. Mater. 2020, 383, 121.
6	Panda S. ; Biswas C. K. ; Paul S. Ceram. Int. 2021, 47, 28122. doi: 10.1016/j.ceramint.2021.07.100
7	Yuan K. J. ; Mei J. T. ; Shao D. D. ; Zhou F. ; Qiao H. ; Liang Y. K. ; Li K. ; Tang T. T. Int. J. Nanomed. 2020, 15, 6355. doi: 10.2147/IJN.S257741
8	Kargozar S. ; Montazerian M. ; Fiume E. ; Baino F. Front. Bioeng. Biotechnol. 2019, 7, 161. doi: 10.3389/fbioe.2019.00161
9	Eivazzadeh-Keihan R. ; Maleki A. ; de la Guardia M. ; Bani M. S. ; Chenab K. K. ; Pashazadeh-Panahi P. ; Baradaran B. ; Mokhtarzadeh A. ; Hamblin M. R. J. Adv. Res. 2019, 18, 185. doi: 10.1016/j.jare.2019.03.011
10	Rafaela-Maria K. ; Catarina C. C. ; Varvara P. ; Paulo A. Q. ; Maria C. Nanomaterials 2021, 30, 2890.
11	Remya N. S. ; Syama S. ; Gayathri V. ; Varma H. K. ; Mohanan P. V. Colloids Surf. B 2014, 117, 389. doi: 10.1016/j.colsurfb.2014.02.004
12	陈玉杰. 不同长径比纳米羟基磷灰石对骨髓基质细胞成骨分化的影响[硕士学位论文]. 保定: 河北大学, 2019.
13	Shi X. ; Zhou K. ; Huang F. ; Zhang J. ; Wang C. Int. J. Nanomed. 2018, 13, 1457. doi: 10.2147/IJN.S155814
14	Zhou P. ; Wu J. ; Xia Y. ; Yuan Y. ; Zhang H. ; Xu S. ; Lin K. Int. J. Nanomed. 2018, 13, 4083. doi: 10.2147/IJN.S158280
15	Iwamoto T. ; Hieda Y. ; Kogai Y. Mater. Sci. Eng. C 2016, 69, 1263. doi: 10.1016/j.msec.2016.07.056
16	Long X. ; Xu H. ; Zhang D. ; Li J. Polym. Chem. 2020, 11, 4995. doi: 10.1039/D0PY00774A
17	温波; 陈治清; 蒋引珊; 杨正文; 徐勇忠. 现代口腔医学杂志, 2005, 19 (5), 501. doi: 10.3969/j.issn.1003-7632.2005.05.019
18	Shi X. ; Zhou K. ; Huang F. ; Wang C. Int. J. Nanomed. 2017, 12, 5781. doi: 10.2147/IJN.S140179
19	孟帅岑. "钛骨"表面纳米羟基磷灰石涂层的制备及对雪旺细胞黏附增殖的影响[硕士学位论文]. 长春: 吉林大学, 2017.
20	Ha S. W. ; Jang H. L. ; Nam K. T. ; Beck G. R., Jr. Biomaterials 2015, 65, 32. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.06.039
21	Wang C. ; Liu D. D. ; Zhang C. M. ; Sun J. ; Feng W. P. ; Liang X. J. ; Wang S. X ; Zhang J. C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 11262. doi: 10.1021/acsami.6b01103
22	Ha S. W. ; Park J. ; Habib M. M. ; Beck G. R., Jr. ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 39185. doi: 10.1021/acsami.7b12029
23	Liu Q. ; Xiang P. ; Chen M. ; Luol Y. ; Zhao Y. ; Zhu J. ; Jing W. ; Yu H. Int. J. Nanomed. 2021, 16, 3633. doi: 10.2147/IJN.S303714
24	Zhu W. M. ; Wang D. P. ; Peng L. Q. ; Zhang X. J. ; Ou Y. K. ; Fen W. Z. ; Lu W. ; Han Y. ; Zeng Y. J. Artif. Cell Nanomed. B 2013, 41, 304. doi: 10.3109/10731199.2012.742098
25	Lambert F. ; Bacevic M. ; Layrolle P. ; Schüpbach P. ; Drion P. ; Rompen E. Clin. Oral. Implants. Res. 2017, 28, e201. doi: 10.1111/clr.12986
26	Liang W. ; Ding P. B. ; Li G. ; Lu E. H. ; Zhao Z. M. Drug Des. Devel. Ther. 2021, 15, 3347. doi: 10.2147/DDDT.S331356
27	Zhou G. Q. ; Gu G. Q. ; Li Y. ; Zhang Q. ; Wang W. Y. ; Wang S. X. ; Zhang J. C. Biol. Trace Elem. Res. 2013, 153, 411. doi: 10.1007/s12011-013-9655-2
28	Zhang Q. ; Ge K. ; Duan J. L. ; Chen S. Z. ; Zhang R. ; Zhang C. M. ; Wang S. X. ; Zhang J. C. J. Nanopart. Res. 2014, 16, 2697. doi: 10.1007/s11051-014-2697-3
29	Zhou G. Q. ; Li Y. F ; Ma Y. Y. ; Liu Z. ; Cao L. L. ; Wang D. ; Liu S. D. ; Xu W. S. ; Wang W. Y. J. Nanopart. Res. 2016, 18, 135. doi: 10.1007/s11051-016-3447-5
30	Yu L. K. ; Lin R. L. ; Han Y. ; Fan D. H. ; Zhou G. Q. ; Zhang J. C. ; Jia G. ; Ge K. J. Nanopart. Res. 2020, 23, 137.
31	Liu H. F. ; Zhang C. M. ; Tan Y. L. ; Wang J. G. ; Wang K. ; Zhao Y. Y. ; Jia G. ; Hou Y. J. ; Wang S. X. ; Zhang J. C. J. Nanopart. Res. 2014, 16, 2303. doi: 10.1007/s11051-014-2303-8
32	Liu H. F. ; Jia G. ; Chen S. Z. ; Ma H. Y. ; Zhao Y. Y. ; Wang J. G. ; Zhang C. M. ; Wang S. X. ; Zhang J. C. RSC Adv. 2015, 5, 73601. doi: 10.1039/C5RA13861B
33	Liu H. F. ; Zhao W. C. ; Wang X. C. ; Jia G. ; Jin Y. ; Ge K. ; Ma H. Y ; Zhang J. C. J. Rare Earth 2017, 35, 1126. doi: 10.1016/j.jre.2017.05.006
34	Chu M. ; Sun Z. ; Fan Z. ; Yu D. ; Mao Y. ; Guo Y. Theranostics 2021, 11, 6717. doi: 10.7150/thno.56607
35	Liu D. D. ; Zhang J. C. ; Yi C. Q. ; Yang M. S. Chin. Sci. Bull. 2010, 55, 1013. doi: 10.1007/s11434-010-0046-1
36	Li J. C. ; Li J. J. ; Zhang J. ; Wang X. L. ; Kawazoe N. ; Chen G. P. Nanoscale 2016, 8, 7992. doi: 10.1039/C5NR08808A
37	Ko W. K. ; Heo D. N. ; Moon H.-J. ; Lee S. J. ; Bae M. S. ; Lee J. B. ; Sun I.-C. ; Jeon H. B. ; Park H. K. ; Kwon I. K. J. Colloid Interface Sci. 2015, 438, 68. doi: 10.1016/j.jcis.2014.08.058
38	Zhang Y. ; Kong N. ; Zhang Y. ; Yang W. ; Yan F. Theranostics 2017, 7, 1214. doi: 10.7150/thno.17252
39	Sul O. J. ; Kim J. C. ; Kyung T. W. ; Kim H. J. ; Kim Y. Y. ; Kim S. H. ; Kim J. S. ; Choi H. S. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2010, 74, 2209. doi: 10.1271/bbb.100375
40	Yi C. Q. ; Liu D. D. ; Fong C. C. ; Zhang J. C. ; Yang M. S. ACS Nano 2010, 4, 6439. doi: 10.1021/nn101373r
41	Bai X. ; Gao Y. ; Zhang M. Y ; Chang Y. N. ; Chen K. ; Li J. ; Zhang J. ; Liang Y. ; Kong J. L ; Wang Y J. ; et al Nanoscale 2020, 12, 3871. doi: 10.1039/C9NR09698A
42	Zhang Y. ; Wang P. ; Wang Y. ; Li J. ; Qiao D. ; Chen R. ; Yang W. ; Yan F. Int. J. Nanomed. 2021, 16, 61. doi: 10.2147/IJN.S282246
43	Usui Y. ; Aoki K. ; Narita N. ; Murakami N. ; Nakamura I. ; Nakamura K. ; Ishigaki N. ; Yamazaki H. ; Horiuchi H. ; Kato H. ; et al Small 2008, 4, 240. doi: 10.1002/smll.200700670
44	Liu D. D. ; Yi C. Q. ; Zhang D. W ; Zhang J. C. ; Yang M. S. ACS Nano 2010, 4, 2185. doi: 10.1021/nn901479w
45	Baik K. Y. ; Park S. Y. ; Heo K. ; Lee K. B. ; Hong S. Small 2011, 7, 741. doi: 10.1002/smll.201001930
46	Tay C. Y. ; Gu H. ; Leong W. S. ; Yu H. ; Li H. Q. ; Heng B. C. ; Tantang H. ; Loo S. C. J. ; Li L. J. ; Tan L. P. Carbon 2010, 48, 1095. doi: 10.1016/j.carbon.2009.11.031
47	Sa M. A. ; Ribeiro H. J. ; Valverde T. M. ; Sousa B. R. ; Martins-Junior P. A. ; Mendes R. M. ; Ladeira L. O. ; Resende R. R. ; Kitten G. T. ; Ferreira A. J. Braz. J. Med. Biol. Res. 2016, 49 (2), e4888. doi: 10.1590/1414-431x20154888
48	Du Z. ; Feng X. ; Cao G. ; She Z. ; Tan R. ; Aifantis K. E. ; Zhang R. ; Li X. Bioact. Mater. 2021, 6, 333. doi: 10.1016/j.bioactmat.2020.08.015
49	Tanaka M. ; Sato Y. ; Zhang M. ; Haniu H. ; Okamoto M. ; Aoki K. ; Takizawa T. ; Yoshida K. ; Sobajima A. ; Kamanaka T. Nanomaterials 2017, 7, 46. doi: 10.3390/nano7020046
50	Tanaka M. ; Sato Y. ; Haniu H. ; Nomura H. ; Kobayashi S. ; Takanashi S. ; Okamoto M. ; Takizawa T. ; Aoki K. ; Usui Y. PLoS One 2017, 12, e0172601. doi: 10.1371/journal.pone.0172601

[1]	王秀芳, 赵东林, 张克华, 宋小杰. 碳纳米管/SnS₂光阳极材料制备”综合性大学化学实验[J]. 大学化学, 2024, 39(4): 157 -162 .
[2]	杨海华, 周民杰, 何斌鸿, 许文苑, 陈冰, 梁恩湘. 磷化铁@碳纳米管制备及其锌空电池正极催化性能——本科综合化学实验设计[J]. 大学化学, 2024, 39(10): 426 -432 .
[3]	靳军, 周霞, 李树文, 丁勇. 非贵金属催化剂的合成及其电解水制氢——推荐一个综合化学实验[J]. 大学化学, 2023, 38(8): 232 -239 .
[4]	王琨琦, 任真, 纪晓娜, 左妍, 杨焕欣. 可逆波循环伏安图的测定及碳纳米管修饰电极对维生素C的电催化检测——介绍一个电化学综合实验[J]. 大学化学, 2021, 36(9): 2101025 - .
[5]	邱晓航, 王竞依, 潘雨辰, 蒙嘉麟, 任红霞. 卟啉修饰的碳纳米管研究进展[J]. 大学化学, 2015, 30(2): 6 -14 .
[6]	张安琪, 陈萌. 新型碳纳米结构的发现与启示[J]. 大学化学, 2014, 29(1): 48 -53 .
[7]	胡万群, 张汉昌, 邵伟. 碳纳米管修饰电极的性能研究——介绍一个综合研究型实验[J]. 大学化学, 2013, 28(3): 43 -46 .
[8]	王志永, 施祖进, 顾镇南. 纳米空间化学——碳纳米管的填充研究[J]. 大学化学, 2011, 26(5): 8 -14 .
[9]	杨占红, 李新海, 李晶. 固体碳的新形态——碳纳米管[J]. 大学化学, 1998, 13(4): 30 -33 .

无机纳米材料在骨代谢调控中的应用

Inorganic Nanomaterials for Bone Metabolism Regulation

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 2

参考文献 50

相关文章 9

Metrics

推荐阅读 0