【摘要】：設(shè)計(jì)合成具有特殊形貌和結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)材料,由于其特定的物理化學(xué)性能及生物學(xué)效應(yīng),而得到廣泛關(guān)注及研究。磷酸鈣作為人體硬組織主要無(wú)機(jī)成分,具有良好的生物相容性和生物活性,因而廣泛應(yīng)用于骨組織修復(fù)領(lǐng)域。磷酸鈣晶體的形貌、大小及化學(xué)組成等性質(zhì)會(huì)顯著影響磷酸鈣材料的物理化學(xué)性能(如：溶解性、熱穩(wěn)定性及機(jī)械性能等)及生物學(xué)效應(yīng)(如蛋白吸附性能、細(xì)胞行為等)。特別是具有微納米結(jié)構(gòu)的磷酸鈣材料,因其較大的比表面積,能顯著增強(qiáng)材料的蛋白吸附及促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)。因此,在微納米尺度上調(diào)控磷酸鈣形貌及結(jié)構(gòu)具有重要意義。本文采用仿生合成的方法,創(chuàng)新性的利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱、所含官能團(tuán)不同的有機(jī)小分子作為形貌控制劑,在水熱條件下實(shí)現(xiàn)了對(duì)磷酸鈣生長(zhǎng)過(guò)程的有效調(diào)控,從而成功制備出具有不同表面微納結(jié)構(gòu)的磷酸鈣粉體及涂層。同時(shí),對(duì)有機(jī)小分子調(diào)控磷酸鈣晶體生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行研究分析。此外,還對(duì)不同微納米結(jié)構(gòu)磷酸鈣粉體及涂層的蛋白吸附性能及細(xì)胞行為影響進(jìn)行考察。在此基礎(chǔ)上,我們還考察了低劑量微量元素銅對(duì)磷酸鈣生長(zhǎng)過(guò)程及性能的影響,以期提高骨修復(fù)效率。主要內(nèi)容及結(jié)果歸納如下：首先,在水熱條件下,以尿素為沉淀劑,通過(guò)對(duì)反應(yīng)溫度、時(shí)間、尿素含量等參數(shù)的考察,研究各種參數(shù)條件尿素對(duì)磷酸鈣晶體生長(zhǎng)的影響,得出制備晶形完整及結(jié)晶度高的羥基磷灰石(HA)晶體的反應(yīng)參數(shù)。150℃下,以尿素小分子為沉淀劑,濃度為0.56 M,反應(yīng)3 h,制備出寬度約1μm,長(zhǎng)徑比為50～100,且結(jié)晶度高的HA晶須,并對(duì)尿素調(diào)控形成HA晶須的機(jī)理進(jìn)行分析推測(cè)。接著,在水熱條件下,以尿素為沉淀劑,研究肌醇六磷酸(IP6)、環(huán)己六醇(IS)和環(huán)己烷六羧酸(H6L)這三種分子結(jié)構(gòu)相似,但所含官能團(tuán)不同的有機(jī)小分子對(duì)磷酸鈣生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明：當(dāng)IP6濃度大于1.7%時(shí),產(chǎn)物為表面由納米結(jié)構(gòu)組成的空心微球,且隨著IP6濃度上升,微球表面納米結(jié)構(gòu)從片狀向線狀,進(jìn)而向球粒狀轉(zhuǎn)變；溶液中添加IS后,晶須狀HA發(fā)生軟團(tuán)聚,聚集成簇；溶液中添加H6L后,隨著H6L濃度增加,晶須狀HA向花瓣?duì)钇瑺罹奂镛D(zhuǎn)變,進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌{米結(jié)構(gòu)組成的空心微球。對(duì)空心微球形成過(guò)程進(jìn)行透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)和紅外(FITR)檢測(cè),證實(shí)IP6調(diào)控形成的空心微球與H6L調(diào)控形成空心微球過(guò)程相似,均以“無(wú)定形納米微球”為模板,鈣磷離子以此模板為基礎(chǔ)發(fā)生自組裝,形成HA晶體,內(nèi)部“無(wú)定形納米微球”消失,形成HA空心微球。同時(shí),選擇磷酸鈣粉體進(jìn)行蛋白吸附實(shí)驗(yàn)表明,磷酸鈣粉體的微納米結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)具有選擇性吸附,且具有微納米結(jié)構(gòu)的磷酸鈣對(duì)蛋白質(zhì)的釋放起到緩釋作用。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,與片狀HA相比,微球狀HA更有利于骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)的增殖、分化。在此基礎(chǔ)上,鑒于微量元素銅在骨組織生長(zhǎng)過(guò)程中的重要性及促血管發(fā)生、抗菌等功能,在磷酸鈣合成過(guò)程中添加銅離子,從而合成新型磷酸鈣功能材料。X射線光電子能譜(XPS)檢測(cè)及HA晶格參數(shù)變化表明銅離子取代部分鈣離子進(jìn)入HA晶格。銅離子的摻入,會(huì)加快磷酸鈣粉體的降解,也會(huì)影響磷酸鈣的生長(zhǎng)習(xí)性,生成花瓣?duì)顡姐~HA微球。且當(dāng)溶液中銅離子加入量高于5%時(shí),HA產(chǎn)物熱穩(wěn)定性下降。當(dāng)IP6濃度低于1%時(shí),銅離子與IP6對(duì)磷酸鈣的生長(zhǎng)起到協(xié)同調(diào)控的作用。細(xì)菌實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)溶液中銅離子加入量高于5%時(shí),材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有較好的抗菌作用。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,摻銅磷酸鈣對(duì)細(xì)胞沒(méi)有明顯的毒性,且對(duì)BMSCs的生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響。然后,在水熱條件下,利用H6L輔助磷酸鈣在支架表面沉積。隨著H6L濃度增加,沉積在HA支架表面磷酸鈣晶體由片狀向線狀,繼而向球狀轉(zhuǎn)變。且沉積磷酸鈣涂層的HA支架較裸支架有明顯的鈣離子釋放,且釋放速率為：球狀線狀片狀。支架吸附蛋白實(shí)驗(yàn)表明,具有微納結(jié)構(gòu)表面的支架其蛋白吸附性能優(yōu)于裸支架。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,支架表面微納米結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞ALP活性表達(dá)影響不同。細(xì)胞在球形磷酸鈣晶體表面的ALP活性最高,線狀及片狀磷酸鈣晶體次之,在裸支架表面最低。綜上所述,有機(jī)小分子的加入能有效調(diào)控磷酸鈣的生長(zhǎng),合成具有不同微納米結(jié)構(gòu)的磷酸鈣粉體及涂層；不同微納米結(jié)構(gòu)的磷酸鈣對(duì)蛋白質(zhì)具有選擇性吸附,同時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)的釋放起到控釋作用；調(diào)控磷酸鈣粉體及涂層的微納結(jié)構(gòu)能有效調(diào)控細(xì)胞分化行為。此外,微量金屬元素銅的加入,也能有效調(diào)控磷酸鈣晶體生長(zhǎng),為合成具有特定結(jié)構(gòu)的新型磷酸鈣功能材料提供了借鑒。本文所獲得的進(jìn)展對(duì)磷酸鈣微納米結(jié)構(gòu)構(gòu)建提供了重要參考,也為骨組織修復(fù)微環(huán)境的構(gòu)建開(kāi)拓了新的思路。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ132.32;O78

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王小杰;邵謙;;空心微納米結(jié)構(gòu)的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J];新技術(shù)新工藝;2010年09期

2 彭榮;丁建東;;表面微納米結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞的影響[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版);2011年01期

3 王文壽;甄良;徐成彥;邵文柱;;液相法合成空心無(wú)機(jī)微納米結(jié)構(gòu)的研究[J];化學(xué)進(jìn)展;2008年05期

4 王玉然;;薄膜折疊方法制作三維微納米結(jié)構(gòu)[J];電子技術(shù);2009年10期

5 楊建東;張明會(huì);;相界面法合成卟啉微納米結(jié)構(gòu)及其光學(xué)性質(zhì)(英文)[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年01期

6 姚昱星;姚希;李作林;竺豪楨;鄭詠梅;;蚊子體表面的微納米結(jié)構(gòu)與浸潤(rùn)性[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2008年09期

7 李波;張慧杰;廖曉玲;朱向東;范紅松;張興棟;;磷酸鈣陶瓷顆粒微納米結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白吸附的影響[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

8 劉皚若;黃保軍;王淑敏;王靜;趙紅曉;;微納米結(jié)構(gòu)硫酸鋇的仿生合成與表征[J];化工新型材料;2008年08期

9 鮑利偉;楊陽(yáng);葛圣松;;犧牲模板法制備中空微納米結(jié)構(gòu)材料的研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代化工;2014年05期

10 劉長(zhǎng)松;秦優(yōu)陪;李志文;浦培中;王玲;;ZnO微納米結(jié)構(gòu)薄膜的光響應(yīng)潤(rùn)濕性[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2008年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張鐵銳;梁運(yùn)輝;卞僮;吳驪珠;佟振合;;介孔空心的微納米結(jié)構(gòu)材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

2 張晶晶;曹新宇;馬永梅;張香蘭;王佛松;;具有微納米結(jié)構(gòu)的磁響應(yīng)形狀記憶高分子的制備與研究[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

3 傅承誦;張振;;微納米結(jié)構(gòu)超疏水表面的制備與表征[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

4 張鐵銳;尚露;吳驪珠;佟振合;;介孔微納米結(jié)構(gòu)催化劑[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第34分會(huì)：納米催化[C];2014年

5 向楠楠;倪永紅;;花狀鈷酸鎳多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)的制備、表征及其電化學(xué)性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第05分會(huì)：無(wú)機(jī)化學(xué)[C];2014年

6 鄭詠梅;;生物表面的多結(jié)構(gòu)效應(yīng)及其液滴行為調(diào)控[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

7 楊林;郭玉明;馬曉明;王華杰;張潔;江利利;陳會(huì)鋒;;無(wú)機(jī)空心微納米結(jié)構(gòu)的仿生合成及其性能[A];2011年中西部地區(qū)無(wú)機(jī)化學(xué)化工學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

8 鄭詠梅;;生物/仿生微納米結(jié)構(gòu)梯度表面的動(dòng)態(tài)浸潤(rùn)性[A];第十二屆固態(tài)化學(xué)與無(wú)機(jī)合成學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2012年

9 蘇彬;陸學(xué)民;路慶華;;激光誘導(dǎo)聚合物表面周期性微納米結(jié)構(gòu)在光存儲(chǔ)中的研究[A];2005年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2005年

10 徐正;;有機(jī)微納米結(jié)構(gòu)的可控合成和性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)納米化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 周雄圖;細(xì)胞與微納米結(jié)構(gòu)圖案表面相互作用研究[D];華東師范大學(xué);2011年

2 宋薇;幾種微納米結(jié)構(gòu)材料的表面增強(qiáng)拉曼光譜及浸潤(rùn)性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2007年

3 盧曉峰;功能材料一維微納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑與性質(zhì)研究[D];吉林大學(xué);2007年

4 李艷輝;微納米結(jié)構(gòu)氧化鋁粉體合成與應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2014年

5 黃林勇;鋅基氧（硫）化鋅微納米結(jié)構(gòu)的合成、表征、光電性質(zhì)及生長(zhǎng)機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2010年

6 朱路平;微納米結(jié)構(gòu)磁性材料的設(shè)計(jì)、制備及磁性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（理化技術(shù)研究所）;2008年

7 王登魁;氧化鋅微納米結(jié)構(gòu)的制備及新型光電器件的研制[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

8 黃永光;飛秒激光誘導(dǎo)金屬表面微納米結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

9 晏成林;溶液法化學(xué)合成微納米結(jié)構(gòu)金屬氧化物[D];大連理工大學(xué);2008年

10 張立;氧化鋁微納米結(jié)構(gòu)材料的制備及性能研究[D];山東大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 蘭李寧;多鐵材料微納米結(jié)構(gòu)的制備及其性能研究[D];湘潭大學(xué);2009年

2 陳彥卓;多級(jí)微納米結(jié)構(gòu)含鐵化合物的控制合成及其性能研究[D];河北師范大學(xué);2014年

3 徐建海;具有微納米結(jié)構(gòu)超疏水表面潤(rùn)濕性能研究[D];上海交通大學(xué);2007年

4 李凱;微納米結(jié)構(gòu)聚苯胺的制備與性能研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2009年

5 范曉萌;金微納米結(jié)構(gòu)表面等離子體效應(yīng)研究[D];江蘇大學(xué);2010年

6 游錦達(dá);飛秒激光制備金屬表面電磁波增強(qiáng)吸收微納米結(jié)構(gòu)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2014年

7 郭小方;微納米結(jié)構(gòu)鐵氧化物的設(shè)計(jì)、制備和磁性能研究[D];河北師范大學(xué);2010年

8 陳園方;利用離子交換調(diào)控微納米結(jié)構(gòu)過(guò)渡金屬硫化物的組成和性能[D];鄭州大學(xué);2014年

9 張嵐;玻璃纖維表面TiO_2微納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其光催化性能研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2011年

10 賈雪梅;硅表面圖案化銀微納米結(jié)構(gòu)的制備及其表面增強(qiáng)拉曼性質(zhì)的研究[D];南京大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：2266027