건강 분야의 질화붕소 응용

질화붕소는 3번째 주요 그룹 원소인 붕소와 5번째 주요 그룹 원소인 질소로 구성된 육각형 규칙적인 네트워크 구조를 가진 층상 분자 결정입니다. 분자 결정 층에서 붕소 원자와 질소 원자는 배위 결합으로 결합되며 배위 결합 결합력이 매우 강하기 때문에 층 내의 B 원자와 N 원자는 단단히 결합됩니다. 층들은 분자 결합으로 연결됩니다. 분자 결합이 약하기 때문에 층 사이에서 떨어지기가 매우 쉽습니다.

다양한 결정 형태에 따라 질화붕소의 결정 구조는 주로 육각형 질화붕소(h-BN), 입방형 질화붕소(c-BN), 우르자이트 질화붕소(w-BN) 및 능면체 질화붕소(r-BN)의 네 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 그 중 육각형 질화붕소(h-BN)가 가장 널리 사용됩니다.

생물의학 분야에서의 질화붕소의 응용

BN은 시험관 내 및 생체 내에서 우수한 생체적합성을 가지고 있으며, 생물학적 응용 분야에서 그래핀 기반 재료와 유사하거나 더 우수한 특성을 가지고 있습니다. 항균, 약물 전달, 붕소 전달제, 조직 공학, 생체 내 영상 및 기타 분야에서 사용할 수 있습니다.

(1) 항균

최근 일부 연구에서 질화붕소 나노시트가 항균 내성(AMR) 박테리아에 효과적인 항균 효과가 있으며, 장기간 사용 시 2차 약물 내성을 일으키지 않고 체내에서 우수한 생체적합성을 갖는 것으로 나타났습니다.

(2) 약물 전달

h-BN도 유망한 약물 운반체로 간주됩니다. 육각형 질화붕소 나노시트(BNNS)는 염 템플릿 방법으로 한 번에 대량으로 합성되었으며, 생체 내 및 시험관 내 실험에서 유방암의 증식을 효과적으로 억제하여 약물 전달 응용 분야에서 BNNS의 잠재력을 나타냅니다. 일부 연구에 따르면 구형 BN을 운반체로 사용하면 데옥시리보핵산이 적재된 뇌 나트륨이뇨 펩타이드가 세포 내포 경로를 통해 종양성 IAR-6-1 세포로 침투한 다음 DOX를 세포질과 핵으로 방출하여 암 세포를 표적으로 삼아 죽인다는 사실이 밝혀졌습니다.

(3) 조직 공학

치과 재료 분야에서 BNN은 고에너지 볼 밀링으로 제조하여 지르코니아 매트릭스에 분산시키고 복합 분말은 플라즈마 소결로 통합했습니다. BNN이 추가된 지르코니아는 최대 27.3%의 강도와 37.5%의 파괴 인성을 보였으며 습한 환경에서 지르코니아 매트릭스의 분해를 억제하여 치과 재료 보강재로서 BNN의 잠재적 가치를 보여주었습니다.

(4) 붕소 전달제

높은 붕소 함량과 낮은 세포독성으로 인해 질화붕소 나노물질은 붕소 중성자 포획 요법(BNCT)을 위한 붕소 전달제로 사용될 수 있습니다. BNCT는 정상 세포에 해를 끼치지 않고 암 세포를 표적으로 삼아 죽일 수 있는 새로운 유형의 특정 방사선 암 치료법입니다. 폴리에틸렌 글리콜로 변형된 질화붕소 나노튜브는 BNCT를 위한 붕소 전달제로 나타났습니다. B16 흑색종 세포에서 붕소 축적은 2세대 붕소 전달제 BSH(티오도데카보란이나트륨)의 약 3배입니다. 폴리리신과 엽산으로 변형된 질화붕소 나노튜브는 형광 양자점과 결합한 후 다형성교모세포종 세포에 선택적으로 흡수됩니다. 이들은 BNCT를 위한 붕소 전달제로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 약물의 세포 내 거동을 추적할 수도 있습니다. 질화붕소 나노구는 전립선암 치료를 위한 고품질 붕소 저장소로 보고되었습니다. 제어 가능한 결정성을 가진 질화붕소는 지속적으로 붕소를 방출하여 전립선암 세포의 활동을 감소시키고 세포 사멸을 유도할 수 있습니다. 원위 종양 모델은 중공 질화붕소 구의 생체 내 항암 효능을 확인했습니다.