铜铁氧体修饰生物玻璃纳米颗粒的合成：磁性能、生物相容性及药物释放行为研究

本研究针对磁性生物玻璃复合材料在癌症治疗、药物递送和骨再生中的应用需求，通过St?ber法和液相沉积技术成功合成铜铁氧体(CuFe2O4)修饰的SiO2-CaO生物玻璃纳米颗粒。5M铜前驱体样品展现出最优磁饱和强度(7.5 emu/g)和生物相容性，药物释放符合Korsmeyer-Peppas模型，为磁性靶向治疗提供了新型多功能材料。

　　

磁性纳米材料在生物医学领域的应用近年来备受关注，特别是在癌症治疗和骨组织工程中展现出独特优势。然而，传统磁性材料如纯铁或铁氧化物存在稳定性差、生物相容性不足等问题，而生物活性玻璃(Bioglass^?)虽具有优异的骨结合能力却缺乏功能性响应。如何将两者的优势结合，开发兼具磁响应性和生物活性的复合材料，成为材料科学和生物医学工程交叉领域的重要挑战。

针对这一科学问题，来自Tarbiat Modares University of Tehran的研究团队在《Applied Surface Science》发表创新性研究，通过改良St?ber法和液相沉积(LPD)技术，首次实现铜铁氧体(CuFe₂O₄)纳米颗粒在SiO₂-CaO生物玻璃表面的可控修饰。研究系统考察了不同铜前驱体浓度(3-6M)对材料性能的影响，发现5M样品具有最优的磁性能(7.5 emu/g)和最低杂质含量。细胞实验证实该复合材料能促进MG-63成骨细胞增殖，药物释放研究则揭示其遵循Fickian扩散机制，为开发新型磁靶向骨修复材料提供了重要理论基础和技术路径。

关键技术方法包括：(1)改良St?ber法合成单分散SiO₂-CaO生物玻璃纳米颗粒；(2)液相沉积技术制备CuFe₂O₄涂层；(3)X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)表征材料结构及磁性能；(4)MG-63细胞系评估生物相容性；(5)Korsmeyer-Peppas模型分析布洛芬释放动力学。

Bioactive glass characterization
XRD证实700°C煅烧后的生物玻璃呈非晶态，FTIR显示400-1300 cm^-1区间存在Si-O-Si特征振动峰，TEM显示铜铁氧体成功包覆于粒径约50nm的生物玻璃表面，形成核壳结构。

Magnetic properties
随铜前驱体浓度增加，饱和磁化强度先增后减，5M样品达最大值7.5 emu/g且矫顽力最低，符合生物医学应用对软磁材料的要求。XRD定量分析显示该样品中CuO和赤铁矿杂质含量不足3%。

Biocompatibility assessment
CCK-8实验表明，50-200 μg/mL浓度范围内，CuFe₂O₄修饰的生物玻璃可使MG-63细胞存活率提升15-20%，优于未修饰样品，荧光显微镜观察到明显的细胞伸展和伪足形成。

Drug release behavior
在PBS缓冲液中，包覆样品较未包覆样品药物负载量提高40%，释放曲线符合Korsmeyer-Peppas模型(n=0.43)，表明药物主要通过扩散机制释放，且铜铁氧体涂层可延缓突释效应。

该研究首次将LPD技术应用于生物玻璃-铜铁氧体复合系统的构建，解决了传统共沉淀法易引入杂质的问题。所得材料兼具三大优势：(1)优异的磁响应性，满足外部磁场操控需求；(2)促进成骨细胞增殖的生物活性；(3)可控的药物释放特性。这种"三位一体"的特性使其在磁靶向骨肿瘤治疗-修复联合疗法中具有独特应用前景。作者特别指出，铜离子的引入可能通过激活HIF-1α通路增强成血管效应，这为后续研究提供了重要方向。研究也存在一定局限，如未考察长期体内降解行为，磁热效应评估等，这些将是未来研究需要完善的重点。