亚稳态球霰石相碳酸钙的调控制备进展

球霰石以其独特的机械、物理和化学性能, 在日用品与生物医学等领域表现出广阔的应用前景。然而在三种无水碳酸钙晶体中, 球霰石的热力学性能最不稳定, 在后续的反应和处理过程中常常转变为更稳定的文石或方解石, 因此如何抑制球霰石向稳定晶型转变一直都是碳酸钙领域研究的热点。本文在概述了球霰石晶体结构、性质、应用及其转化途径的基础上, 以碳酸钙的三种基本制备体系为线索, 综述了碳化法、复分解法、微乳液法和溶剂热法等传统方法以及自组装单分子膜法、仿生合成法和热分解法等一些新型调控制备球霰石相方法的研究进展, 还就利用添加剂促进球霰石形成与稳定的相关机制加以剖析。文章旨在为球霰石相碳酸钙的有效制备提供理论和实践的参考。     

基质调控碳酸钙生物矿化过程及其体外模拟的研究进展

生物体内碳酸钙的矿化过程受有机基质的调控。本文综述了基质蛋白和各类模型基质调控下碳酸钙矿化的研究进展。有机基质提供碳酸钙成核和生长的模板,调控碳酸钙晶体的结晶学取向、晶型和形貌,使形成的碳酸钙晶体具有特定的理化性质。同时,碳酸钙也可影响有机基质的微观结构。     

基于L-型氨基酸的手性聚酰胺酰亚胺的研究进展

芳香聚酰胺酰亚胺是一类耐温、耐辐射、化学稳定性优异、介电性能和力学性能优良的高分子材料。本文主要阐述了了手性酰胺酰亚胺在国外的研究进展。总结了手性聚酰胺酰亚胺的合成种类,溶解性及热稳定性等方面的变化。最后展望了手性聚酰胺酰亚胺的应用前景。     

不同化学官能团对无机相碳酸钙晶体的调控

选择了具有代表性的化学官能团, 羟基(—OH)、 氨基(—NH₂)、 羧基(—COOH)和甲基(—CH₃), 通过在单晶硅片上进行接枝改性, 并在改性后的硅基底上进行碳酸钙体外矿化模拟实验, 以研究这些官能团对碳酸钙矿化的影响。利用接触角实验对接枝效果进行了分析, 结果显示接枝成功。根据拉曼光谱(Raman)确定了碳酸钙的晶型; 采用扫描电子显微镜(SEM)获得了碳酸钙的形貌、 尺寸、 数量和取向信息。结果显示羟基化硅基底上出现了方解石的聚集; 氨基化硅基底和羧基化硅基底上均出现一定量的球文石, 但形貌各异; 甲基化硅基底上晶体数目较少。通过对结果的对比分析, 认为羟基和甲基对碳酸钙的晶型选择无明显影响, 氨基和羧基能通过对碳酸根离子或钙离子的吸附而诱导球文石结晶。      

碳酸盐矿化菌调控碳酸钙结晶动力学、形态学的研究

选用实验室自培育碳酸盐矿化菌,研究了体系、细菌体体系、细菌分泌物液体系对碳酸钙结晶动力学,晶体形貌影响.研究发现细菌液浓度增加,抑制碳酸钙成核动力学"平台区"由0增加到7.8min;细菌体作为异相成核点加速结晶过程;分泌物抑制晶体成核,并随着与Ca2 混合时间的不同,"平台期"延长.球形碳酸钙的产生是由细菌分泌物调控;Ca2 同有机质表面-COO-和CO结合,并且随着相互间作用程度的增加,球状碳酸钙不规整表面逐步转变为光滑表面.本研究对于微生物诱导碳酸钙的工程性应用如混凝土微裂缝修复、古建筑表面防护处理、微纳米碳酸钙颗粒制备等具有一定指导意义.     

明胶调控纳米铁矿物生物矿化作用

以明胶及葡聚糖为有机基质,在常温中性条件下进行模拟铁生物矿化实验.目的是研究蛋白质及葡聚糖对氢氧化铁凝胶矿化行为的调控作用及其机理,结果表明蛋白质及葡聚糖通过选择成核和相变的机制控制矿化产物的晶体类型、形貌、性质及生长方式等.蛋白质及葡聚糖的活性功能团,能够作为成核位点吸引Fe(Ⅲ)与之发生配位作用而在有机质自组装形成的分子结构中成核结晶,并有一定的取向生长.蛋白质及葡聚糖的分子结构及其性质在矿化过程中发挥了至关重要的作用,矿化体系的pH值、碱度、陈化温度和陈化时间等都能影响氢氧化铁凝胶的矿化行为.最后简要探讨了两者作用机理的不同.     

水凝胶功能模板对碳酸钙结晶的多级调控

以聚丙烯酰胺水凝胶作为模板,控制适当反应条件,模拟碳酸钙的生物矿化,进行仿生合成.得到方解石型类球状聚集体.类球体直径是10～50μm.而构成此聚集体的单体大小均一、精细(50～100nm),并且在次级结构单元上显示同一取向.对比无模板调控条件下得到的结果,可以说明聚丙烯酰胺水凝胶模板由于其自身存在的高度有序结构,对碳酸钙的结晶学定向及粒度、形貌均有严格的控制作用.     

接枝α-环糊精纤维素纤维的制备及对氨基酸的手性分离

在碱性介质中将α-环糊精接枝到纤维素纤维上,并对该功能性纤维的结构进行了表征。用紫外-可见分光光度法研究了接枝α-环糊精的纤维素纤维对芳香族氨基酸的手性分离。结果表明,天然α-环糊精与氨基酸的包结平衡满足Benesi-Hildebrand方程,α-环糊精和L-氨基酸的亲和力大于D-氨基酸,具有分离氨基酸对映体的能力;α-环糊精接枝到纤维素纤维上后,其分子识别能力明显提高。     

球霰石碳酸钙微球的合成及其机理

以碳酸钠(Na2CO3)和氯化钙(CaCl2)为原料,采用聚丙烯酸(PAA)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为有机添加剂,合成出高球霰石含量的碳酸钙微球。分别对样品的形貌和晶型进行了表征,通过研究反应过程中PAA和SDBS浓度对碳酸钙微球形貌和晶型的影响,对其形成机理进行了详细的探讨。研究结果表明:反应过程中PAA和SDBS会影响碳酸钙的聚集行为和形貌晶型,以此提出了一种鲜有报道的球霰石碳酸钙微球的形成机理;并且当PAA浓度为1.0g/L、SDBS浓度为2.5mmol/L时可获得粒径范围为5~8μm的高球霰石含量的碳酸钙微球。     

淡水珍珠的生物矿化机理研究进展

碳酸钙广泛存在于生物矿物中, 是地球上最普遍的生物矿物之一。贝壳和珍珠的主要组成部分为碳酸钙无机相。我国淡水养殖珍珠多数品质优异, 具有良好的珍珠光泽。该种珍珠以文石晶型碳酸钙为无机相, 称为文石珍珠。近年来, 在我国淡水养殖珍珠中发现了球文石的存在, 球文石的出现是导致珍珠失去光泽、降低质量的主要原因。本文对比阐述了淡水文石珍珠和球文石珍珠的微观结构与性能, 总结了与珍珠层有关的体外模拟碳酸钙生物矿化的实验结果, 提出了珍珠层生物矿化机理未来的研究方向。     

氨基酸/羟基磷灰石复合材料的制备与表征及其在酸蚀牛牙釉质体外再矿化中的应用

在不同浓度丝氨酸(Ser),天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)的组合下制备氨基酸/羟基磷灰石(AA/HAP)复合材料。通过红外光谱仪、X射线衍射仪和透射电镜对复合材料进行表征,评估复合材料对酸蚀牛牙釉质体外再矿化的效果。结果表明:氨基酸(AA)会干扰羟基磷灰石(HAP)晶面的生长,使HAP的溶解度增加和晶体结构有序性降低。X射线衍射图及透射电镜图的结果显示,AA对HAP的[100]晶向具有显著的抑制作用,且与不含AA的HAP相比,AA修饰的HAP复合材料具有细化的晶粒尺寸。通过CCK-8法评估了材料的细胞毒性,结果表明AA/HAP复合材料的相对细胞活性优于HAP。场发射扫描电镜图表明不含AA的HAP材料和两组不同浓度AA改性HAP材料均可修复酸蚀牛牙釉质的表面龋损。而在Ser,Asp和Glu均为10 mmol·L-1条件下制备的AA/HAP可在牛牙釉质的深层再矿化中生成厚度约为22μm的致密再矿化层,并获得了最佳的表面显微硬度恢复效果。     

我国分子的手性组装与调控研究取得重要进展

据媒体报道,研究生院化学与化学工程学院的研究人员以重要生物分子卟啉作为研究对象在水溶液中利用分等级的静电组装同时实现了手性的诱导、记忆、传递和放大等功能。     

生物活性因子固定化聚(乳酸-氨基酸)微球的制备与表征研究

本文综述了聚乳酸和多种氨基酸的共聚物--聚(乳酸-氨基酸)的分子设计、微球的制备方法、微球性能的表征方法.微球表面含有反应活性基团,并具有表面电荷,可以固定生物活性因子或吸附药物,在组织工程及药物缓释体系有着广泛的应用前景.     

骨与牙釉质组织的生物矿化及磷酸钙材料仿生合成研究进展

骨和牙釉是典型的有机基质介导生成的生物矿化材料,其中的矿物相都属于以磷灰石为主的钙磷酸盐系统,但有机基质的不同使得晶体尺寸、形貌及排列方式迥异.本文综述了有关骨和牙釉组织的生物矿化研究,重点探讨对这些天然生物矿化组织的分级结构、基质蛋白的自组装及调控矿化机理的认识.在此基础上,磷酸钙材料的仿生合成以期应用于硬组织的缺损修复或再生医学也是目前的重要研究内容.     

仿生与生物启发膜的研究进展

仿生与生物启发的思想和策略在众多基础与工程科学领域取得了重要进展。研究者们通过借鉴和模仿自然界中生物材料多样的组成、精巧的结构、温和的形成过程以及强大的功能,设计制备了多种高性能膜材料,并将其应用于水处理、气体分离、有机小分子液体混合物分离等领域,显示出良好的应用前景。仿生和生物启发膜主要是以细胞膜、荷叶和贻贝等为仿生原型,以生物矿化、生物黏合和自组装等为工具,以绿色、高效、节能为目标,在资源、能源高效利用和可持续发展等方面会发挥越来越大的作用,并逐步发展成为膜和膜过程领域的重要分支。本文将对仿生和生物启发膜的研究进展进行简要总结,重点介绍抗污染膜、杂化膜和复合膜的制备与应用。     

生物可降解高分子多孔微球制备与应用的研究进展

生物可降解高分子多孔微球可以在体内降解并且无毒副作用,已经被广泛应用于药物控制释放、组织工程等领域,它们的制备及应用是近年来的研究热点。概述了生物可降解高分子多孔微球的几种制备方法及其应用领域,并对生物可降解高分子多孔微球的未来发展前景进行了展望。     

基于生物矿化机理的自愈合混凝土制备与表征

研究旨在利用微生物诱导碳酸钙沉淀机理,研制新型细菌自愈合混凝土.在高pH条件下培养,筛选出一组与枯草芽孢杆菌相关的产芽孢杆菌.将筛选得到的耐碱枯草芽孢杆菌M9进行生物矿化沉淀测试,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM),结果表明沉淀矿物为呈方解石形态的碳酸钙.以枯草芽孢杆菌M9为修复剂,掺入聚乙烯醇(PVA)纤维制备...     

用于检测生物硫醇的新型萘酰亚胺荧光探针的合成与应用

该文利用硫醇诱导的2,4-二硝基苯磺酰基基团的断裂反应生成具有供-吸电能力的荧光团,成功设计合成一种基于萘酰亚胺识别硫醇的荧光探针。相对于其他氨基酸,该探针在生理p H(7.40)值下,对于含硫醇的氨基酸具有高度的选择性和灵敏度。探针对硫醇具有显著的荧光增强响应,其荧光强度可以恢复197倍。此外,细胞内硫醇的荧光成像实验,证明该荧光探针具有潜在检测细胞内生物硫醇的能力。     

生物可降解PBS聚酯合金的制备与性能调控

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)因具有完全的生物可降解性、无毒无害等优点成为了近年来研究的热点.但是由于PBS的结晶速率低、韧性较差等不足限制了其进一步深入与广泛的应用.本工作在不牺牲PBS生物可降解性的前提下,针对其韧性不足等缺点采用化学接枝与物理共混相结合的方法对PBS进行了增韧改性.采用聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)与经甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝改性后的PBS进行熔融共混制备了一系列具有高韧性的PBS聚酯合金,研究了PBS聚酯合金中PBAT含量对其微观结构、力学性能、热性能、结晶性能以及加工性能的影响.结果表明:随着PBAT含量的增加,聚酯合金受到外力作用时的剪切形变行为愈发明显,材料的断裂行为由脆性断裂转为韧性断裂;聚酯合金中PBAT含量为30％(质量分数,下同)时,综合性能最好.随着PBAT含量的增加,聚酯合金的结晶焓、熔融焓下降,结晶度逐渐降低,在合金中PBAT含量为50％时,聚酯合金的结晶度为29.51％,相比纯PBS下降了39％,同时PBAT的加入也使得合金的玻璃化转变温度下降.对材料的流变行为分析表明,在加入PBAT后聚酯合金的熔体强度得到了较大的提升,加工成型性能也得到了明显的改善.PBAT使PBS聚酯合金韧性得到了较大的提升,随着合金中PBAT含量的增加,材料的缺口冲击强度逐渐上升,拉伸强度逐渐下降,断裂伸长率先升高后降低.在PBAT含量为30％时,材料的断裂伸长率为687％,相比纯PBS提升了136％;缺口冲击强度在PBAT含量为50％时达到397 J/m,相比纯PBS增加了892.5％.同时将其与未进行接枝改性的PBS/PBAT合金的各项性能进行了对比,发现经过接枝改性后的PBS-g-GMA与PBAT的相容性得到了提升.