墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷纳米形貌调控及应用研究

发布时间：2020-11-20 14:17

　　 近年来,具有良好的化学性质以及理想的物理结构的羟基磷灰石多孔陶瓷在骨组织工程以及环境治理方面得到了许多关注及应用。目前常用于制备多孔羟基磷灰石陶瓷的方法有:模板法、起泡法、牺牲模板法等,其中以墨鱼骨作为模板制备的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷不仅具有墨鱼骨本身的高孔连通性、较大的孔径结构,还具有羟基磷灰石优异的生物相容性而因此吸引了大量研究者的注意。另外,表面纳米结构能够提高羟基磷灰石的比表面积,蛋白质及离子吸附能力,因此能够提升羟基磷灰石的理化性能。本文希望通过控制转化方法来调控墨鱼骨转化羟基磷灰石的表面纳米结构,探索不同纳米结构对墨鱼骨转化羟基磷灰石在骨组织工程以及重金属吸附的影响。1.采用水热法将墨鱼骨转化为羟基磷灰石多孔陶瓷。通过控制其磷源浓度、铵离子浓度得到了具有不同纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷:小尺寸六棱柱状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,由直径100nm,长度500nm的纳米柱组成;中尺寸六棱柱状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,由直径200nm,长度5μm的纳米柱组成;大尺寸六棱柱状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,由直径2μm,长度6μm的纳米柱组成;大尺寸团簇状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,其团簇直径约3μm,由厚度约64 nm的纳米片组成;中尺寸团簇状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,其团簇直径约2.5μm,由厚度约18nm的纳米片组成;小尺寸团簇状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,其团簇直径约1.9μm,由厚度约16nm的纳米片组成。2.将成骨细胞与具有不同表面纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷共培养。实验结果表明,具有小尺寸团簇结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷能够更好地促进成骨细胞的黏附、增殖及ALP表达。3.将具有不同表面纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷用于铅离子的吸附。发现不同表面纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石具有不同的最大吸附量,其中小尺寸的团簇状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷具有最大的铅吸附量为1451mg/g;大尺寸的团簇状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为954mg/g;大尺寸六棱柱状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为754 mg/g;小尺寸六棱柱状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为613mg/g;对照组墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为609mg/g。进一步研究发现,墨鱼骨转化羟基磷灰石对于铅离子的吸附主要依靠“溶解-沉淀”方式。结合墨鱼骨的多孔结构以及表面纳米结构能够制备出具有良好吸附能力,及分离性能的重金属吸附滤芯。综上所述:通过控制转化条件能够在墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷表面得到不同的纳米结构。其中小尺寸团簇结构的纳米结构具有更加优异的促进细胞黏附、增殖以及ALP表达的能力,有望用于骨组织工程。且小尺寸团簇结构纳米结构也更有利于铅离子的吸附,结合墨鱼骨多孔结构以及小尺寸团簇结构纳米结构,能够作为重金属吸附滤芯得到应用。
【学位单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ174.1
【部分图文】：

师范大学硕士学位论文 第一章 引入气泡，当浆料固定并干燥后，气泡本身占据的空间便会形成陶瓷内部的洞[7]。近年来，人们发现一些具有特殊结构的生物大分子、微生物、生物组织都为羟基磷灰石多孔陶瓷的模板。它们具有有序的微纳米结构，并且具有原，转化方便等优点，因此利用生物模板制备羟基磷灰石多孔陶瓷渐渐成为热点[31]。

师范大学硕士学位论文 第一章 引用于保护其种子。这样的丝瓜囊有着立体的丝状结构，因此 ITALO 等人将囊浸泡于氯化钙溶液中，使钙盐充分渗入丝瓜囊结构，再将丝瓜囊与磷酸溶液中充分混合，反应后生成羟基磷灰石。最后通过烧结的方式去除模板丝瓜囊多孔结构的羟基磷灰石支架[44]。

其体内有一块由文石相碳酸钙组成的多孔的墨鱼骨（如图1-3（a））。墨鱼骨主要有两个功能：1，支撑墨鱼的形态；2，为墨鱼提供可调节的浮力。为了实现这两个功能，墨鱼骨能够在纵向上进行吸水或者吸气：通过改变墨鱼骨内水和气的比例，调节墨鱼自身的浮力水平，从而达到上浮或者下潜的功能。因此墨鱼骨进化出了了层状的有序多孔结构。其孔隙率高，能达到 95%；且孔连通性好。为了能够承受深海中的高压，其同时具有较好的抗压强度，并且能够被轻易切割、加工成各种形状[45, 46]。
【参考文献】

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1 彭雅;覃裕;顾春松;易洪城;;骨髓间充质干细胞复合海螵蛸支架的部分生物学安全性评估[J];中国生物医学工程学报;2016年05期

2 唐文清;冯泳兰;李小明;;掺硅碳羟基磷灰石的制备及其对Pb~(2+)的吸附性能[J];中国环境科学;2013年06期

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1 闫思佳;不同表面活性基团的PAMAM对磷酸钙盐结晶行为研究[D];上海师范大学;2007年

2 周卓华;羟基磷灰石/PAMAM纳米复合材料的水热合成及其形貌控制[D];上海师范大学;2007年

3 张惠敏;氨基酸对草酸钙晶体生长的影响[D];暨南大学;2006年

本文编号：2891539