具有分級結(jié)構(gòu)的含鈣礦物質(zhì)的仿生合成與表征.pdf

1、自組裝形成的納米材料具有優(yōu)異的化學(xué)和物理性能。事實上，自然界已為我們提供了絕好的范例，完美精致的生物材料告訴我們復(fù)雜功能的實現(xiàn)大多必然經(jīng)歷由小到大的多尺度分級有序自組織協(xié)同過程。因此，有目的的將納米材料分級自組裝為各種尺度的有序結(jié)構(gòu)，可以獲得更優(yōu)異的整體的協(xié)同性質(zhì)，這對于以納米材料為基礎(chǔ)而構(gòu)筑的微納米器件有著重要的意義。 羥基磷灰石(HAP)、碳酸鈣(CaCO3)是生物礦化產(chǎn)物中的重要礦物質(zhì)，具有很好的骨修復(fù)和再礦化性能。本文主

2、要采用仿生的方法，分別合成了類魚眼狀、球形、半球形的難溶鈣鹽分級組裝體、花狀羥基磷灰石和球狀、片層狀、飛碟狀的碳酸鈣分級組裝體。用X射線粉末衍射(XRD)分析、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外吸收光譜(FT-IR)和熱重一差熱分析(TG-DTA)等手段對所得產(chǎn)物進(jìn)行表征。并且所制備的仿生礦物質(zhì)在生物學(xué)方面表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。 本論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾方面： (1)概述了自組裝的研究意義、分類、主要特征和

3、機(jī)理：介紹了本論文的選題背景和主要研究內(nèi)容。 (2)采用氣-液擴(kuò)散法，利用牛血清白蛋白作為有機(jī)基質(zhì)，鋇離子、鎘離子和錳離子作為無機(jī)添加物，在室溫條件下分別仿生合成出了類魚眼狀、球形、半球形的難溶鈣鹽分級組裝體，利用XRD，SEM等手段對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對其結(jié)晶過程以及蛋白質(zhì)和二價金屬離子的協(xié)同作用對晶體形貌的影響做了初步的探討。結(jié)果表明，CaBa(CO3)2/BSA和CaMn(CO3)2/BSA的形成過程符合定向連接機(jī)理，C

4、aCd(CO3)2/BSA的形成過程符合Ostwald Ripening機(jī)理。 (3)采用氣-液擴(kuò)散法，以二價鎂離子作為晶形控制劑，仿生合成出了海膽狀的文石型碳酸鈣。以此碳酸鈣為模板，利用陰離子交換的原理，制備出了花狀羥基磷灰石，利用XRD，SEM等手段對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過對所得羥基磷灰石的蛋白吸附和細(xì)胞粘附實驗分析，結(jié)果表明其具有良好的生物活性。 (4)選取絲氨酸、纈氨酸和牛血清白蛋白為基質(zhì)，用氣體擴(kuò)散方法使難溶鈣

5、鹽在基質(zhì)作用下結(jié)晶，成功合成了球狀、片層狀和飛碟狀的碳酸鈣分級組裝體，并利用XRD，SEM等手段對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，最后利用飛碟狀碳酸鈣的特殊結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行了羅丹明B的吸附和釋放實驗。實驗結(jié)果表明，由于所得的飛碟狀碳酸鈣是由納米級顆粒組成的，具有較大的比表面積，因此對羅丹明B具有很好的吸附與解吸附作用，這對于藥物包囊和釋放具有很好的應(yīng)用前景。 上述研究以生物材料礦化過程的仿生合成作為研究基礎(chǔ)，由于合成的仿生礦物材料大都是無機(jī)物和