含鈣無機(jī)礦物的仿生合成及生物活性研究.pdf

1、仿生礦化是將生物礦化的方法引入材料合成的過程中,以有機(jī)基質(zhì)為模板,控制無機(jī)物的形成,制備具有獨(dú)特顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生物學(xué)性能的材料。利用生物礦化的原理進(jìn)行仿生合成是一種嶄新的功能性無機(jī)材料合成技術(shù)。在分子層次上進(jìn)行仿生,可以設(shè)計(jì)新物質(zhì)、新材料、新方法和新工藝,并加深對生命現(xiàn)象和生命奧妙的認(rèn)識。利用有機(jī)基質(zhì)在仿生材料合成領(lǐng)域中的研究取得了令人鼓舞的成果。例如:仿貝殼珍珠層材料、仿骨材料、仿牙材料、羥基磷灰石和碳酸鈣仿生涂層、草酸鈣仿生涂層、仿

2、生納米材料和利用DNA模板仿生制備金屬納米線等。通過仿生合成的方法制備具有復(fù)雜形貌、特殊晶型和二維結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料已經(jīng)成為現(xiàn)在仿生材料研究中的熱點(diǎn)。
　　 羥基磷灰石、碳酸鈣、草酸鈣是生物礦化產(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。本文選取多糖、蛋白質(zhì)、脂類作為晶體生長的基質(zhì),合成不同形貌和結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石/生物大分子、碳酸鈣/生物大分子、草酸鈣/生物大分子等復(fù)合材料,并討論其形成機(jī)理和潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文采用X射線粉末

3、衍射分析、掃描電子顯微鏡等手段對所得的鈣鹽/生物大分子復(fù)合材料進(jìn)行了形貌與結(jié)構(gòu)的表征;采用傅里葉變換紅外吸收光譜、熱重-差熱分析等手段對其組成等進(jìn)行測定,研究了結(jié)晶過程中基質(zhì)對鈣鹽結(jié)晶的影響,并對其醫(yī)學(xué)和生物學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)概述了生物礦化及鈣鹽的仿生合成研究進(jìn)展,介紹了納米復(fù)合材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。
　　 (2)采用模擬體液法,以多糖和蛋白質(zhì)為基質(zhì),仿生合成羥基磷狄

4、石/生物大分子復(fù)合材料,并對其形貌、晶型和制取得到二維涂層進(jìn)行生物活性的研究。
　　 (3)采用氣體擴(kuò)散法,選取脂類和糖類、蛋白質(zhì)作為基質(zhì),仿生合成碳酸鈣/生物大分子復(fù)合材料,成功得到球狀多級組裝體的碳酸鈣/卵磷脂。在制備碳酸鈣/卵磷脂復(fù)合物中,探討了該復(fù)合材料對水溶性藥物的包裹和釋放性能。
　　 (4)研究了草酸鈣/生物大分子新的合成途徑。通過抗壞血酸的氧化和氨解,成功地制得了竹筍狀的二水草酸鈣。在二水草酸鈣的結(jié)晶過程

5、中,分析了草酸的緩慢釋放,酒石酸和內(nèi)酯的相互協(xié)同等對控制晶體結(jié)構(gòu)和形態(tài)的影響作用,為草酸鈣/生物大分子的結(jié)晶過程研究奠定了基礎(chǔ),并為其它草酸鹽/生物大分子的仿生合成提供了新的途徑。
　　 通過以上研究,得到了一些有益的結(jié)果:
　　 (1)利用生物大分子可對羥基磷灰石/生物大分子的形貌和晶型進(jìn)行調(diào)控,且在所制備的羥基磷灰石/生物大分子復(fù)合材料中,羥基磷灰石/殼聚糖具有更好的生物相容性,在生物醫(yī)學(xué)骨材料中有潛在的應(yīng)用價(jià)值。<