几种有机生物分子调控磷灰石及前驱相仿生矿化的研究

发布时间：2017-06-01 06:16

  本文关键词：几种有机生物分子调控磷灰石及前驱相仿生矿化的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物矿化是生物体内形成矿物质的过程,其重要的特征之一是无机矿物在有机基质调节下成核和生长,形成具有特殊组装方式和多级结构的生物矿化材料,而仿生矿化则是在生物矿化的机制上以有机物的组装体为模板控制无机物的形成,制备有机/无机复合体。因此探究有机基质调控无机矿物形成的机制具有重要的意义。本研究采用四种有机生物分子:柠檬酸盐(Citrate)、谷氨酸盐(Glu),天冬氨酸盐(Asp)和赖氨酸盐(Lys)调控磷灰石及其前驱相仿生矿化过程,观察在不同时间点(2min、10min、30min、60min)有机生物分子对磷灰石矿化的影响,通过改变有机生物分子的种类和浓度以及反应溶液的p H值等观察所得矿物的晶型、尺寸和形貌,通过XRD、FTIR、Zeta电位、SEM、TEM、电子探针和BET等测试方式进行表征,对比分析各种有机生物分子在不同时间阶段下调控的磷灰石矿物的状态,研究有机生物分子对磷灰石及其前驱相矿化的调控机理。研究结果表明,与碱性氨基酸(Lys)相比较,部分具有多羧基的有机生物分子(Citrate、Glu)对磷灰石成核和生长的抑制作用更加显著。这部分取决于有机生物分子与Ca2+的结合能力和有机生物分子的电离能力,当Citrate、Glu、Asp及Lys中-COOH/Ca2+的比例分别大于为:0.267、8.93、11.9、12.0时,溶液澄清而没有磷灰石生成,初步推断各种有机生物分子中羧基与Ca2+结合能力的大小为:CitrateGluAspLys。其次,各组矿物颗粒的带电情况也不相同,添加有机生物分子后,各颗粒所带负电大小依次:CitrateGluAspLys。不同浓度的各有机生物分子在不同时间点(2min、10min、30min、60min)调控的磷灰石矿物形貌和晶型具有显著差异,在0.0125M~0.015M Cit的调控下磷灰石矿物在整个反应过程中均处于无定形状态且保持球形颗粒状态,当Glu浓度≥0.1M,Asp浓度≥0.4M,Lys浓度≥0.2M时,反应30min,仍然使矿物维持在球形颗粒状态,延迟前驱相的转变,生成弱结晶的羟基磷灰石,且当Glu浓度0.4M,Asp浓度0.5M,Lys浓度0.2M时,矿物的前驱相一直得到稳定,说明在有机生物分子浓度为0M~0.1M时,对于前驱相的稳定作用:CitGluLysAsp,当有机生物分子浓度0.1M时,对于前驱相的稳定作用及矿物生长的抑制作用:CitLysGluAsp。而0.05M~0.4M的Glu和Asp,0.05M~0.2M的Lys在各时间阶段调控下,磷酸钙的形貌变化趋势都是球形颗粒-表面有针簇状结构的球形颗粒-针簇状团聚体-片状团聚体,生成了复合有机生物分子的磷灰石纳米晶体。各种有机生物分子在不同浓度下对磷灰石的成核生长作用有所不同,0.05M的Glu、Asp和Lys对磷灰石的成核生长均有促进作用,但是当Glu的浓度大于0.05M,Asp的浓度大于0.2M,Lys的浓度大于0.1M时,Glu、Asp和Lys对磷灰石矿物的成核与生长具有较明显的抑制作用,而Cit对磷灰石矿物的成核和生长具有最显著的抑制作用,对于前驱相的稳定作用最明显。添加有机生物分子后所得的磷灰石矿物的比表面积、孔径大小和接触角均受到一定的影响,有机生物分子使磷灰石矿物的接触角和孔径大小相对变小,比表面积相对变大。
【关键词】：有机生物分子 磷灰石 前驱相 仿生矿化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 生物矿化和仿生矿化简介12-14
• 1.3 磷酸钙生物矿化和仿生矿化14-17
• 1.4 磷酸钙矿化的研究现状和趋势17-22
• 1.4.1 柠檬酸调控磷酸钙矿化的研究17-18
• 1.4.2 氨基酸调控磷酸钙矿化的研究18-22
• 1.5 本论文研究的意义和研究内容22-24
• 1.5.1 研究意义22-23
• 1.5.2 研究内容23-24
• 第二章 柠檬酸盐（Citrate）对磷灰石及前驱相仿生矿化的研究24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 实验内容24-28
• 2.2.1 实验材料与设备24-25
• 2.2.2 实验过程25-27
• 2.2.3 测试与表征27-28
• 2.3 实验结果与讨论28-33
• 2.3.1 Citrate调控下磷酸钙的Zeta电位分析28-29
• 2.3.2 Citrate调控下磷酸钙的SEM分析29-30
• 2.3.3 Citrate调控下磷酸钙的XRD分析30-31
• 2.3.4 Citrate调控下磷酸钙的FTIR分析31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 酸性氨基酸对磷灰石及前驱相仿生矿化的研究34-49
• 3.1 引言34
• 3.2 实验内容34-39
• 3.2.1 实验材料和设备34-35
• 3.2.2 实验过程35-39
• 3.2.3 测试与表征39
• 3.3 实验结果与讨论39-47
• 3.3.1 Glu和Asp调控下磷灰石的Zeta电位分析39-41
• 3.3.2 Glu和Asp调控下磷灰石的SEM分析41-42
• 3.3.3 Glu和Asp调控下磷灰石的XRD分析42-44
• 3.3.4 Glu和Asp调控下磷酸钙的FTIR分析44-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 碱性氨基酸对磷灰石及前驱相仿生矿化的研究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 实验内容49-53
• 4.2.1 实验材料和设备49-50
• 4.2.2 实验过程50-52
• 4.2.3 测试与表征52-53
• 4.3 实验结果与讨论53-57
• 4.3.1 Lys调控下磷灰石的Zeta电位分析53-54
• 4.3.2 Lys调控下磷灰石的SEM分析54-55
• 4.3.3 Lys调控下磷灰石的XRD分析55
• 4.3.4 Lys调控下磷酸钙的FTIR分析55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 几种有机生物分子对磷灰石及前驱相仿生矿化的综合研究59-70
• 5.1 引言59
• 5.2 实验内容59-62
• 5.2.1 实验材料和设备59-60
• 5.2.2 实验过程60-61
• 5.2.3 测试与表征61-62
• 5.3 实验结果与讨论62-69
• 5.3.0 几种有机生物分子调控下磷灰石的元素分析（Ca/P）62
• 5.3.1 几种有机生物分子调控下磷灰石的 SEM 分析62-64
• 5.3.2 几种有机生物分子调控下磷灰石的 TEM 分析64-66
• 5.3.3 几种有机生物分子调控下磷灰石的接触角分析66-67
• 5.3.4 几种有机生物分子调控下磷灰石的比表面积分析67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85-86
• 附件86

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