本文關(guān)鍵詞：不同生物有機(jī)分子調(diào)控下磷酸鈣仿生礦化研究

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【摘要】：生物礦化是生物體形成組織的重要過程，在有機(jī)基質(zhì)調(diào)控下自組裝成具有分級(jí)結(jié)構(gòu)的組織，具有合成材料無可比擬的優(yōu)越性能。因此理解有機(jī)基質(zhì)對(duì)無機(jī)礦物的調(diào)控機(jī)制具有重要的意義。 本研究采用五種不同的生物有機(jī)分子：檸檬酸鹽(citrate)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、賴氨酸(Lys)和牛血清白蛋白(BSA)對(duì)磷酸鈣的仿生礦化過程進(jìn)行調(diào)控，通過改變生物有機(jī)分子的含量以及鈣、磷溶液的濃度來探討其對(duì)生成的磷酸鈣類型、形貌和尺寸的影響。利用XRD、FTIR、SEM、DSC、TG等測(cè)試手段對(duì)生物有機(jī)分子調(diào)控下磷酸鈣的組成、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)比各種生物有機(jī)分子與磷酸鈣的作用情況，進(jìn)而探討其調(diào)控機(jī)理。 研究結(jié)果表明，與堿性氨基酸(Lys)和牛血清白蛋白(BSA)相比，具有多羧基的生物有機(jī)分子(citrate、Asp和Glu)對(duì)磷酸鈣的成核具有一定的抑制作用，這主要取決于生物有機(jī)分子與溶液中Ca~(2+)濃度比。對(duì)于citrate而言，當(dāng)Cit/Ca~(2+)≥1.6時(shí)，溶液澄清而沒有磷酸鈣生成，說明3個(gè)citrate分子能與2個(gè)Ca~(2+)結(jié)合，從而使鈣離子沒有多余的空位吸引磷酸根；對(duì)于Asp而言，當(dāng)Asp/Ca~(2+)≥0.752時(shí)，溶液澄清，即1.5個(gè)Asp分子能與2個(gè)Ca~(2+)結(jié)合；對(duì)于Glu而言，當(dāng)Glu/Ca~(2+)≥0.68時(shí)，溶液澄清，即1.3個(gè)Glu分子能與2個(gè)Ca~(2+)結(jié)合。因此，其抑制作用強(qiáng)弱依次是GluAspcitrate。 生物有機(jī)分子對(duì)形成的磷酸鈣類型具有一定的調(diào)控作用。在citrate調(diào)控下，所得的磷酸鈣類型取決于citrate與Ca~(2+)濃度比。當(dāng)Cit/Ca~(2+)≤0.2時(shí)，形成DCPD；當(dāng)0.2＜Cit/Ca~(2+)＜1.6時(shí)，形成HA。對(duì)于酸性氨基酸，由于其存在使溶液的環(huán)境呈酸性，而DCPD在該條件下穩(wěn)定存在，故在酸性氨基酸(Asp和Glu)調(diào)控下主要生成DCPD。而對(duì)于Lys和BSA，所形成的磷酸鈣類型取決于生物有機(jī)分子的含量以及鈣離子、磷酸根離子的濃度，主要形成DCPD和HA兩種磷酸鈣類型；同時(shí)，在偏酸性的條件下，由于Lys的調(diào)控作用，DCPD為介穩(wěn)相，易向HA轉(zhuǎn)變。 不同生物有機(jī)分子調(diào)控下得到磷酸鈣的形貌有顯著差異。這主要說明生物有機(jī)分子與磷酸鈣之間存在一定的相互作用從而改變各個(gè)晶面的相對(duì)生長(zhǎng)速率進(jìn)而調(diào)控所得的磷酸鈣形貌和尺寸。當(dāng)溶液中Ca~(2+)濃度為0.15M(Ca/P=1.67)時(shí)，不同生物有機(jī)分子調(diào)控下所得的DCPD形貌不同。Citrate調(diào)控下所得的DCPD為針簇狀，且隨著citrate的濃度增加(由0.0083M→0.0332M)，所得的晶體長(zhǎng)度有所增加(由約3μm增至6μm)；不同濃度Asp條件下所得的DCPD形貌不同，隨著Asp濃度增加(由0.00376M→0.094M)，，由不規(guī)則片狀逐漸轉(zhuǎn)變成菱形，且菱形相互堆積成空間立體結(jié)構(gòu)；在BSA調(diào)控下得到的DCPD為規(guī)則平行四邊形的片狀，同時(shí)隨著BSA含量增加(由0.2g→1.5g)，結(jié)構(gòu)逐漸由三維有序堆積向二維規(guī)則片狀轉(zhuǎn)變；Lys調(diào)控下所得的DCPD為表面粗糙的不規(guī)則片狀，而對(duì)照組(未添加任何生物有機(jī)分子)所得的DCPD為大片狀，具有一定的長(zhǎng)徑比，約為2。對(duì)于Glu而言，調(diào)控所得的DCPD的形貌取決于溶液中Glu與Ca~(2+)的濃度比。當(dāng)Glu/Ca~(2+)＜0.136時(shí)，為二維片狀聚集體；當(dāng)Glu/Ca~(2+)大約為0.136時(shí)能夠得到三維空間結(jié)構(gòu)；當(dāng)其濃度比進(jìn)一步增加時(shí)，又逐漸轉(zhuǎn)變成二維片狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)生成的磷酸鈣為HA時(shí)，對(duì)照組所得的HA為小片狀堆積體，生物有機(jī)分子調(diào)控下所得的HA為小顆粒聚集體。
【關(guān)鍵詞】：生物有機(jī)分子 磷酸鈣 仿生礦化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R318.08
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 生物礦化簡(jiǎn)介11-13
• 1.3 磷酸鈣生物礦物13-18
• 1.4 磷酸鈣礦化研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)18-23
• 1.4.1 膠原調(diào)控磷酸鈣的礦化研究18-20
• 1.4.2 檸檬酸/檸檬酸鹽與磷酸鈣的作用20-21
• 1.4.3 蛋白和氨基酸對(duì)磷酸鈣的影響21-23
• 1.5 本研究的目的、意義和內(nèi)容23-25
• 1.5.1 本文的研究目的與意義23
• 1.5.2 本文的研究?jī)?nèi)容23-25
• 第二章 檸檬酸鹽(Citrate)對(duì)磷酸鈣仿生礦化的研究25-39
• 2.1 引言25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容25-28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備25-26
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過程26-28
• 2.2.3 測(cè)試與表征28
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論28-38
• 2.3.1 Citrate 調(diào)控下磷酸鈣的 XRD 分析28-31
• 2.3.2 Citrate 調(diào)控下磷酸鈣的 FTIR 分析31-33
• 2.3.3 Citrate 調(diào)控下的磷酸鈣 SEM 分析33-35
• 2.3.4 Citrate 調(diào)控下溶液的穩(wěn)定性分析35-36
• 2.3.5 Citrate 調(diào)控下磷酸鈣的熱分析結(jié)果36-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 氨基酸對(duì)磷酸鈣仿生礦化的研究39-64
• 3.1 引言39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容39-44
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備39-40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)過程40-44
• 3.2.3 測(cè)試與表征44
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論44-62
• 3.3.1 氨基酸調(diào)控下磷酸鈣的 XRD 分析44-51
• 3.3.2 氨基酸調(diào)控下磷酸鈣的 FTIR 分析51-56
• 3.3.3 氨基酸調(diào)控下磷酸鈣的 SEM 分析56-59
• 3.3.4 氨基酸調(diào)控下磷酸鈣的熱分析結(jié)果59-62
• 3.4 本章小結(jié)62-64
• 第四章 牛血清白蛋白(BSA)對(duì)磷酸鈣仿生礦化的研究64-76
• 4.1 引言64
• 4.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容64-67
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備64-65
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)過程65-67
• 4.2.3 測(cè)試與表征67
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論67-74
• 4.3.1 BSA 調(diào)控下磷酸鈣的 XRD 分析67-69
• 4.3.2 BSA 調(diào)控下磷酸鈣的 FTIR 分析69-71
• 4.3.3 BSA 調(diào)控下磷酸鈣的 SEM 分析71-73
• 4.3.4 BSA 調(diào)控下磷酸鈣的熱分析73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果87-88
• 致謝88-89
• 附件89

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 黃兆龍,張偉,崔福齋;膠原調(diào)制磷酸鈣礦化成核位點(diǎn)的紅外光譜研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2004年05期

2 薛中會(huì),武超,戴樹璽,杜祖亮;生物礦化研究進(jìn)展[J];河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年03期

3 趙鵬;翁杰;侯鵬;;蛋白改性納米磁性顆粒的制備與性能研究[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2009年05期

4 薛中會(huì);戴樹璽;張興堂;李蘊(yùn)才;黃亞彬;杜祖亮;;牛血清白蛋白Langmuir膜控制方解石形成取向生長(zhǎng)的球形微晶[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

5 張群;官葉斌;陳傳寶;方亮;郭暢;徐衡;;牛血清白蛋白對(duì)碳酸鈣結(jié)晶的作用[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

6 賈秀玲;薛中會(huì);胡彬彬;王海威;戴樹璽;張興堂;杜祖亮;;牛血清白蛋白LB膜誘導(dǎo)方解石的生長(zhǎng)[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2008年10期

本文編號(hào)：915939