改性納米羥基磷灰石的生物活性及吸附功能研究.pdf

1、醫(yī)療和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域是當(dāng)今世界上非常熱門的方向，這也是人類社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的必然趨勢(shì)。羥基磷灰石(Hydroxyapatite，簡(jiǎn)稱HA，Ca10(PO4)6(OH)2)是一種目前常見(jiàn)的具有優(yōu)秀生物相容性和活性的生物材料，由于其無(wú)毒無(wú)害，無(wú)腐蝕性等特性在生物醫(yī)學(xué)中的骨替代材料及載藥領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。此外，羥基磷灰石在水中表面帶電情況，以及較大的比表面積，使其對(duì)有機(jī)物和無(wú)機(jī)金屬離子有很強(qiáng)的吸附能力，是一種很有前景的新型污水吸附處理和蛋白純化功

2、能材料。所以多功能生物無(wú)機(jī)材料在未來(lái)將是一個(gè)非常值得關(guān)注的研究方向。本論文主要內(nèi)容如下:
　　1.不同碳酸根摻雜量的羥基磷灰石(CHA)納米棒和花狀硅摻雜羥基磷灰石(Si-HA)通過(guò)經(jīng)典的水熱法成功制備，在上述水熱制備過(guò)程中用到了分子模板。碳酸根摻雜羥基磷灰石納米棒是以Ca(NO3)2·4H2O、(NH4)2HPO4和NH4HCO3為原料制得;花狀硅摻雜羥基磷灰石是用Ca(NO3)2·4H2O、(NH4)2HPO4和正硅酸乙酯(T

3、EOS)為原料所合成。制備上述兩種形貌的羥基磷灰石過(guò)程中，主要是考察了水熱溫度、水熱時(shí)間、反應(yīng)體系pH環(huán)境及模板量等條件對(duì)樣品形貌的影響。制備得到兩種形貌的功能型羥基磷灰石樣品的晶型和化學(xué)結(jié)構(gòu)通過(guò)紅外光譜儀，X射線光電子能譜儀(XPS)，X射線晶體衍射儀(XRD)，拉曼光譜儀(Raman)、場(chǎng)發(fā)式掃面電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等基礎(chǔ)手段進(jìn)行定量及定性表征。合成的樣品通過(guò)BET儀檢測(cè)出CHA納米棒和花狀Si-HA的比表面積都在60

4、～80m2/g之間，要高于普通羥基磷灰石的26m2/g。兩種材料表面以中孔結(jié)構(gòu)為主，孔徑在26.228～30.632nm之間，孔容均在0.462cm3/g以上。以上的BET數(shù)據(jù)說(shuō)明了兩種形貌的羥基磷灰石材料在環(huán)境工程內(nèi)是很出色的吸附劑。
　　2.合成的兩種形貌的羥基磷灰石的生物活性和生物相容性通過(guò)細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)和堿性磷酸酶分化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，生物活性評(píng)價(jià)的結(jié)果為這兩種類型羥基磷灰石在生物醫(yī)療材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論的基礎(chǔ)。材料生物活

5、性檢測(cè)過(guò)程中用到了在分化能力較強(qiáng)的人類骨肉瘤細(xì)胞(MG-63 Cells)和新西蘭大兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(rBMSCs)。上述兩種實(shí)驗(yàn)細(xì)胞與不同濃度的羥基磷灰石共培養(yǎng)不同天數(shù)后，細(xì)胞貼壁長(zhǎng)勢(shì)良好，細(xì)胞的形態(tài)、增殖情況都沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變化，突顯出兩種材料的低細(xì)胞毒性和較高生物活性。共培養(yǎng)后MG-63Cells和rBMSCs經(jīng)過(guò)磷酸酶染色后發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)了大量堿性磷酸酶，證明了兩種類型的羥基磷灰石不僅具有良好的生物活性，并且對(duì)骨細(xì)胞有

6、著非常好的誘導(dǎo)分化作用，可以促進(jìn)組織的再生。
　　3.借鑒控制羥基磷灰石形貌的水熱合成法，通過(guò)控制水熱合成中的鈣源和磷源的濃度，成功地在玻璃、石英、氟化鈣基底上涂抹一層致密的羥基磷灰石薄膜。涂膜后光學(xué)基底在不同的環(huán)境下依然保留了較好透光率。而且涂膜處理后基底的生物活性及相容性得到提高，對(duì)骨細(xì)胞的誘導(dǎo)分化能力突出。
　　4.從污水中除去常見(jiàn)的有機(jī)和無(wú)機(jī)重金屬污染物也是一個(gè)非常熱門的研究課題，水體污染問(wèn)題目前已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人們的

7、健康。本論文中，選用合成好的兩種類型羥基磷灰石作為污水處理的吸附劑，研究了CHA納米棒對(duì)胭脂紅染料、銅離子、汞離子和鎳離子的單吸附研究，同時(shí)用花狀羥基磷灰石對(duì)有機(jī)污染物對(duì)硝基苯酚和汞離子進(jìn)行單吸附實(shí)驗(yàn)。吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)的pH值對(duì)污染質(zhì)去除效果有很大的影響，說(shuō)明合成羥基磷灰石對(duì)上述污染質(zhì)的吸附效果存在靜電吸引作用，pH環(huán)境主要會(huì)改變吸附劑和吸附質(zhì)的帶電性。兩種類型的羥基磷灰石對(duì)以上污染質(zhì)的單吸附過(guò)程非常符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)速率方程和Langmuir