不同聚氨基酸對磷酸鈣生物礦化過程及其生物相容性的調(diào)制.pdf

1、自然界中存在著各種生物礦物，這些生物礦物的形成過程和普通化學(xué)沉淀過程有著很大的差別。首先，它是一個緩慢的過程，要經(jīng)歷許多不同的階段。每個階段中，生物礦物的結(jié)構(gòu)、組成和形貌都有著很大的不同。導(dǎo)致這一系列變化的原因是生物大分子的參與。研究表明，這些生物大分子能夠通過改變成核、生長及相轉(zhuǎn)變的活化能，有效地把生物礦物穩(wěn)定在一個介穩(wěn)的狀態(tài)或者誘導(dǎo)某些中問體的形成。然而遺憾的是，很多生物礦物的重要中間體我們還無法通過仿生的方法得到，因此也就無法了解

2、這些中間態(tài)的作用和形成過程。這主要是由于沒有一個有效的手段能夠把生物礦化反應(yīng)控制在穩(wěn)定的中間態(tài)。通過對參與反應(yīng)的生物大分子的微小改變來控制礦化反應(yīng)動力學(xué)，本論文系統(tǒng)研究了在不同的礦化階段，礦物的晶化程度、組成和形貌的差異；同時，通過細胞相容性實驗，觀察材料在不同礦化階段中生物相容性的差別，從而為研究生物礦物的整個形成過程提供依據(jù)。本論文的工作包括兩個部分：第一個部分是對磷酸鈣材料的生物礦化過程的研究，另一個部分是對二氧化硅介孔材料的形成

3、過程的研究。 首先，論文選用了一系列羥基取代度不同的聚天冬氨酸來控制二水合磷酸氫鈣(DCPD)的形成過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生物大分子的一個細微變化可以對生物礦化的整個動力學(xué)過程產(chǎn)生顯著影響。我們選取了礦化反應(yīng)分別進行至第3天和至第20天的兩種羥基取代度不同的聚天冬氨酸，得到的產(chǎn)品再進行了紅外、熱重、X射線粉末衍射和掃描電鏡等表征。將結(jié)果進行對比之后，我們發(fā)現(xiàn)羥基取代度不同的聚天冬氨酸不僅能夠影響產(chǎn)物的形貌、組成以及結(jié)構(gòu)，而且由于羥基取

4、代度不同的聚天冬氨酸與鈣離子相互作用不同，還可以將礦化控制在不同的晶化階段。但是隨著時間的延長，這些介穩(wěn)狀態(tài)的礦物會逐漸晶化而形成穩(wěn)定的礦物，其組成也在不斷地發(fā)生變化。這可能是因為聚天冬氨酸中的羧基可以通過和鈣離子相互作用來控制溶液中游離鈣離子的濃度，從而最終控制DCPD的沉淀和晶化程度。另外，實驗結(jié)果表明，反應(yīng)溫度和溶液中聚天冬氨酸的濃度對整個反應(yīng)動力學(xué)也有很大的影響。 為了進一步模擬生物礦化的過程，論文還將此溶液相的礦化反應(yīng)

5、推廣到固液界面上，即以殼聚糖為支架大分子，在上述體系下生長磷酸鈣膜。與溶液相中的結(jié)果相似，羥基取代度不同的聚天冬氨酸導(dǎo)致了兩種差異很大的結(jié)果。同時，磷酸鈣的膜隨著時間的變化也經(jīng)歷了一個明顯的轉(zhuǎn)變過程。我們對其中幾種膜材料行進了生物相容性測試，發(fā)現(xiàn)聚天冬氨酸的羥基取代度不同，它們制備的樣品的生物相容性也會有差異。第二部分的工作——介孔氧化硅材料的合成以及表征研究，在本論文的第四章進行了闡述。我們采用了在堿性條件下，用乙酸乙酯水解驅(qū)動硅酸鈉