三角帆蚌珍珠质层结构和珍珠质涂层的研究

利用扫描电镜和光学显微镜对三角帆蚌贝壳和珍珠的珍珠质层微观结构进行了分析研究, 发现贝壳的珍珠质层中存在异常的结构带, 主要有柱状珍珠质带, 针状晶体带以及棱柱状晶体带. 其中柱状珍珠质带中, 单片文石板片的厚度超过1μm, 是正常珍珠质中文石板片厚度的两倍. 而对正常珍珠的珍珠质层的大量观察却未发现类似的异常结构. 分析认为这可能是因为贝壳珍珠质的矿化微环境与珍珠的珍珠质矿化微环境不同导致的. 并利用圆柱形珍珠囊在钛金属牙种植体表面制备的珍珠质涂层具有沿整个圆周面均匀生长的特点.     

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。     

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.     

贝壳中交错纹状的结构对力学性能的影响

软体动物贝壳作为最简单的生物矿化材料利用坚硬的外壳保护了柔弱的软体组织.以腹足纲香螺为对象,研究其内层交错纹状的结构及有机蛋白质对纳米压痕等力学性能的影响.实验结果表明,加热前后贝壳的力学性能发生改变,加热后各项力学性能随之降低.加热前后贝壳交错纹状结构中有机蛋白质分子和文石晶体界面处模型的变化,表明力学性能不仅仅与贝壳独特的微观结构相关,同时也与其中的有机质以及有机质和无机相之间的健合等因素有关.     

贝壳珍珠质及交叉叠片结构体外类骨磷灰石生长的对比研究

对具有交叉叠片结构的扇贝和珍珠质结构的褶纹冠蚌贝壳进行表面预处理和体外生物活性实验，对比研究了类骨磷灰石在这两种不同微观结构表面的生长。在磷酸缓冲液PBS中浸泡的初始阶段，磷灰石在交错层状结构表面沉积得很紧密，沉积速度较高；而在SBF模拟人体体液中的体外矿化过程中，在交叉叠片结构表面在较短时间内就生成了数量更多的磷灰石。长期浸泡后，两种结构的生物活性没有明显的不同。与珍珠质结构相比，在短时间内交叉叠片结构更有利于类骨磷灰石的生长。     

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％左右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。     

仿生纳米结构材料

自然界中有很多值得人类借鉴的地方。在几千万年的进化过程中,生物体创造出各自独特的功能,如坚硬的贝壳、绚丽的色彩等。当前的研究表明,这些独特的性能都与生物体自身在微观尺度上的材料组装结构有关。随着纳米技术的发展,现代纳米材料的应用逐渐摆上议事日程。而在众多纳米材料的特殊性质中,通过特定的组装方法将材料加工成特殊的结构,并显示出微观和宏观的双重功能,正逐渐成为当前材料科学研究的热点之一。模拟生物矿化是其中的重点研究方向之一。通过对贝壳等生物矿物组织和结构的研究,探讨其生长机理,从而发掘出合适的化学和物理组装方法,构筑类似依靠生命体所创造的材料正是目前模拟生物矿化的工作重点。本文从生物体中的纳米现象出发,阐述了生物体合成纳米材料的过程,及其对现代纳米材料研究的借鉴作用。     

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。     

不同生长期贝壳的结构和力学性能

研究了腹足纲香螺贝壳在生长过程中不同时期的壳体材料结构及力学性能。结果表明, 随着贝壳的长大, 贝壳文石板片厚度增大, 各项力学性能指标也随之提高。贝壳体在生长过程中通过软体组织修改所产生的结构和贝壳的性能也在随之而演变。贝壳类天然生物材料的性能不同于传统工程材料中组织特征尺寸越小强度越高的准则, 需要考虑贝壳材料本身的微观结构、 组成和界面等多方面因素。      

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。