仿生矿化的研究I.文石型碳酸钙的合成

在聚乙二醇（ＰＥＯ）存在下，ＣａＣｌ２和Ｎａ２ＣＯ３反应生成了类似红鲍鱼壳的含有ＰＥＯ的碳酸钙－高聚物复合材料。Ｘ－衍射和电镜照片显示，它有两种微观结构：外层为文石型和方解石型结构，内层为针状文石型结构。热重分析表明，该材料中含有３％在右ＰＥＯ。结果说明，聚合物对碳酸钙晶核的形成和晶体的生长有很大影响，并对其形成机理进行了初步探讨。     

水溶性大分子调控合成纳米碳酸钙研究进展

碳酸钙在自然界中分布广泛，其晶型和形貌特征也十分多样，近年来基于碳酸钙所具有的优异的生物学特性以及制备过程可控等特点，使其在各个领域发挥重要的作用，对碳酸钙的晶型和形貌的控制也因此成为了新的研究热点。综述了水溶性大分子对纳米碳酸钙粒子的仿生矿化过程的影响，同时介绍了多种水溶性大分子调控碳酸钙合成的机制，并对当前研究中存...     

基于生物矿化的仿生合成技术及其应用

生物矿化是在生物体内形成无机矿物的过程.通过对生物矿化的研究,模仿生物矿化中无机物在有机物调制下的形成过程,仿生合成具有优良的物理和化学性能的功能新材料已成为无机材料化学研究的热点.介绍了常见的生物矿化材料,综述了生物矿化的基本原理及其模拟,以及基于生物矿化仿生合成技术的研究现状.     

文石型碳酸钙晶须的制备研究

采用碳酸化法在MgCl2-Ca(OH)2-CO2体系中合成了文石型碳酸钙晶须,研究了碳酸钙晶须的成型原因,分析了pH值、氢氧化钙的纯度对晶须生长的影响,运用SEM和XRD对晶须的形貌和组成进行了表征.结果表明:Mg(OH)2沉淀促使文石相碳酸钙异相成核,取向生长成针状;控制pH值不超过8.5,可以连续添加精制石灰水合成碳酸钙晶须.     

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.     

纯钛表面仿生矿化性能优化的研究

采用不同的碱液处理浓度和处理时间在80℃下处理纯钛的表面并在模拟体液(SBF)中进行仿生矿化.结果表明随着碱液处理浓度和处理时间的增加,纯钛表面在模拟体液中仿生矿化的能力增强.碱液处理的浓度是影响纯钛表面仿生矿化能力的主要因素.经10M/L的碱液处理48h后,纯钛表面生成的是具有(002)和(004)晶体取向的类骨磷灰石(HCA),HCA晶粒生长较大,相互连接形成空间紧凑的结构.     

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。     

复合材料多尺度仿生方法的研究

复合材料仿生方法从仿生尺度上分为宏观、细观和微观仿生，从仿生对象上分为界面仿生和增强相形貌仿生，从研究手段上分为结构机理仿生、分子化学仿生和矿化工艺仿生。对当前复合材料仿生设计与制造方法进行了回顾与分类，并对各种方法的思想起源，适用范围与优缺点等进行了评述。     

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.     

生物矿化在仿生材料领域的研究进展

生物矿化重要的特征之一是无机矿物在细胞分泌的有机基质调节下成核和生长,最终形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料,如骨、牙和贝壳等。仿生合成是近年来受生物矿化原理启示而发展起来的一个崭新领域,其合成过程具有高效、有序及自动化等特点。仿生合成材料是具有特殊性能的新型材料,有着潜在的广阔应用前景。综述了近年来在仿骨、仿牙和仿贝壳珍珠层等仿生材料、晶体工程、涂层及在防治病理矿化疾病等方面的研究进展。     

钛表面仿生矿化及其对成骨细胞行为的影响

采用仿生矿化法对商用纯钛进行表面处理,经过处理的样品表面形成一层薄的钙磷涂层,SEM和EDX分析表明,涂层晶体构型均一;XRD和FTIR分析晶体组成主要为碳酸羟基磷灰石.采用成骨细胞体外培养方法,探讨仿生矿化涂层对于细胞初期附着、增殖的影响.认为钙磷涂层可以提高成骨细胞的初期附着率,而对于细胞的增殖行为影响不大.     

仿生功能化壳聚糖的合成及矿化行为研究

利用胆固醇琥珀酸单酯对壳聚糖进行仿生功能化修饰,并对改性后产物进行了红外与核磁表征。同时对所合成的一系列壳聚糖衍生物进行矿化行为研究,结果表明,经胆固醇琥珀酸单酯修饰后的壳聚糖具有诱导类骨磷灰石形成的效果;随着胆固醇修饰程度的提高,诱导类骨磷灰石形成的作用加强,且使所沉积的磷灰石呈现出类生物骨内的有序堆积。     

文石碳酸钙晶须的制备与应用进展

文石碳酸钙晶须是一种价格低廉、制备工艺简单、性能优异、应用十分广泛的环保型材料,引起了材料与工程技术学家的广泛关注.分析了文石碳酸钙晶须在增强高分子材料、作为造纸助剂及增强摩擦材料方面的应用,综述了国内外文石碳酸钙晶须的制备方法研究进展,并归纳了助剂对合成晶须的影响,对我国碳酸钙晶须的产业化生产现状作了评述.     

聚丙烯酸钠对钛基种植体仿生矿化性能的调控作用研究

采用微弧氧化工艺在钛基体表面形成陶瓷涂层, 通过SEM、XRD和FT-IR研究并分析了聚丙烯酸钠在矿化过程中对晶体生长的调控作用. 研究发现, 与未添加有机分子相比, 聚丙烯酸钠的存在显著降低了仿生矿化层中低结晶度碳酸羟基磷灰石晶体的尺寸, 同时改变了晶体的几何形态并增加了矿化层的致密度.     

工业纯钛表面高能喷丸对仿生矿化合成羟基磷灰石涂层的影响

将表面抛光和高能喷丸处理的工业纯钛在5mol/L NaOH溶液中处理后,在模拟体液(SBF)中矿化生成羟基磷灰石(HAP)涂层.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)和红外光谱仪(FT-IR)分析了涂层表面形貌和成分,探讨了表面高能喷丸工艺对钛基体及涂层的影响.结果表明,通过仿生矿化法,生成了钙磷比为1.30的碳酸化的HAP涂层;与抛光钛相比,高能喷丸工艺增加了钛基体的表面化学反应活性,从而加快了钛基体上HAP沉积速度;增加了表面粗糙度,提高了涂层与基体的结合力.     

纳米羟基磷灰石丝素蛋白仿生矿化材料的制备研究

以Ca(NO₃)₂与Na₃PO₄为无机相的前驱体,将丝素蛋白直接溶于Ca(NO₃)₂溶液中,不经过脱盐处理,直接滴入Na₃PO₄溶液中反应,在37℃下丝素蛋白和羟基磷灰石晶体之间相互作用,仿生合成了纳米羟基磷灰石(n-HA)丝素蛋白(SF)生物矿化材料.用FTIR、XRD、XPS和SEM进行表征.结果表明,羟基磷灰石和丝素蛋白两相间具有较强的化学键合,矿化材料中无机相包含少量碳酸根,为缺钙类骨羟基磷灰石并且呈现一定的长轴取向性,说明丝素蛋白大分子对羟基磷灰石晶体的成核和生长起着模板和调控作用.矿化物颗粒尺寸在50~200nm之间,其抗压强度为32.21MPa,可作为非承重部位骨组织缺损修复材料.     

热处理-有机覆膜预处理镁合金表面的快速仿生矿化研究

本文研究了热处理一有机覆膜处理对镁合金在不同模拟体液中仿生矿化过程的影响。实验首先比较了未处理、热处理一有机覆膜预处理后的镁合金AZ91D试样在模拟体液（simulated body fluid,SBF）中的腐蚀速率和对溶液pH的影响。然后提高SBF5u的某些离子浓度,研究未处理和预处理试样在改性模拟体液（modifiedSBF,m—SBF）中的仿生矿化行为。研究结果表明,经过热处理一有机覆膜预处理的AZglD试样在SBF溶液中的耐蚀性有较大的提高,有机覆膜的离子诱导作用以及m-SBF溶液中充足的离子供给使羟基磷灰石涂层在试样表面快速、均匀生长。     

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。     

贝壳珍珠层生物矿化及其对仿生材料的启示

贝壳珍珠层作为一种典型的生物矿化材料而备受关注. 本文综述了贝壳珍珠层结构及其文石晶体的结晶学取向, 概述了贝壳珍珠层成因的生物矿化机理. 同时介绍了贝壳珍珠层特殊的组装方式在仿生材料方面近年来的研究进展, 认为选择合适的有机物,使其自组装成各种超分子结构作为无机物沉积的模板, 是仿生合成的关键.     

木垛型壳聚糖多孔支架的磷酸化改性和仿生矿化

为提高壳聚糖支架材料的孔隙率及矿化程度,通过磷酸化表面改性和仿生矿化制备了磷酸化(PCSW)和生物矿化(BMCW)木垛型壳聚糖多孔支架.FTIR结果显示,壳聚糖分子中有磷酸根的引入.XRD结果表明,矿化24 h后支架上形成结晶度较高的磷酸钙盐晶体,矿化48 h后结晶度明显增加并形成单纯的羟基磷灰石(HA)结晶.SEM观察发现,在支架的内外表面均致密地沉积了HA晶体层.压缩强度测试结果表明,复合支架BMCW矿化48 h的压缩强度为(0.54±0.005) MPa,压缩模量为(5.47±0.65) MPa,BMCW可用作非承重骨组织修复材料.