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生物矿化组织的微观分级结构主要取决于生物控制的分子过程,包括晶体生核、生长,以及矿物结构的堆积方式.生物分泌有机基质通过有机-无机界面处的晶格匹配、立体化学互补,电荷匹配等界面分子识别作用,调控着无机相的结晶过程,并最终形成了具有特定形态的晶体.本文综述了了国内外在模拟研究无机矿化作用机理方发展过程,研究现状.并指出要充分结合生物化学及基因工程来研究生物矿化的长期表达过程.

关键词: 生物矿化 , 表面电荷 , 分子识别 , 综述

生物玻璃显色机理及其体外矿化性能的研究

胡劲 , 陈晓峰 , 赵娜如 , 孟永春 , 苗国厚 , 李玉莉

硅酸盐通报

在利用熔融法制备生物玻璃过程中,由于熔融条件及原料纯度的改变而使玻璃显示不同颜色,如淡红色、淡蓝色与无色.为了探讨生物玻璃的显色机理,进而控制制备工艺,本研究采用紫外-可见分光光度计测定了显色生物玻璃在可见光范围内的透光曲线.采用X射线荧光光谱(XRF)确定造成生物玻璃显色的杂质元素为镍、铁和硫,并探讨了生物玻璃的显色机理.通过体外实验和红外光谱分析技术以及比较了不同显色生物玻璃的矿化性能,来反映其生物活性的水平.研究结果显示呈淡红色和无色生物玻璃的体外矿化性能略高于淡蓝色生物玻璃.本文研究结果可用于生物玻璃的标准化制备工艺控制.

关键词: 生物玻璃 , 显色机理 , 生物矿化 , 过渡金属离子

单分子膜诱导下晶体生长中的晶格匹配

欧阳健明

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.03.017

有机基质与无机晶体的晶格几何匹配是导致生物体内矿物有序生长并具有特殊理化性质的重要因素之一.作为模拟生物矿化的重要模板之一,Langmuir单分子膜具有独特的优势.本文综述了单分子膜诱导下CuSO4、Na2SO4、PbS、CdS、BaF2和CaF2等晶体生长过程中的晶格匹配,讨论了单分子膜亲水头基、膜的电荷性质、膜聚集态等因素对膜控晶体生长过程中晶格匹配的影响.指出了该领域所面临的问题和将来的发展方向.

关键词: 单分子膜 , 晶格匹配 , 生物矿化 , 晶体生长

纳米羟基磷灰石丝素蛋白仿生矿化材料的制备研究

王江 , 左奕 , 杨维虎 , 周钢 , 张利 , 李玉宝

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00264

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.

关键词: 生物矿化 , nano-hydroxyapatite , silk fibroin , biomimetic synthesis

脂质体中生物矿化的研究进展

欧阳健明 , 周娜

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.06.005

生物矿化是指在有机体内形成矿物的过程.以脂质体作为模板,不仅可以模拟生物矿化过程中有机基质的调控作用和生物大分子的指导作用,而且可以提供生物矿化所需的特殊隔室,使反应物富集、定位,催化矿化反应的发生.本文综述了近年来在脂质体中模拟生物矿物磷酸钙、碳酸钙和草酸钙等矿化的研究进展,并讨论了膜控制晶体生长的机理.

关键词: 生物矿化 , 脂质体 , 生物矿物 , 磷酸钙 , 碳酸钙 , 草酸钙

以壳聚糖为添加剂制备单分散碳酸钙微粒

唐海雄 , 郭亚平 , 周玉 , 贾德昌

稀有金属材料与工程

以壳聚糖为添加剂,采用无水碳酸钠与氯化钙共沉淀反应制备单分散碳酸钙微粒.利用扫描电镜(SEM),X射线粉末衍射(XRD),傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR),热重差热分析(TG-DSC)等方法研究添加剂壳聚糖对碳酸钙的形貌、结构的影响及其形成机制.结果表明,壳聚糖添加剂能有效控制碳酸钙的晶型与形貌.当无添加剂时,所得产物为球霰石与方解石的混合物,形貌为球形与不规则六面体团;当添加少量壳聚糖时,所得的产物主要为层叠结构的斜六面体方解石,并利用周期键链(PBC)理论模型解释了层叠结构.壳聚糖浓度对碳酸钙的晶型与形貌影响不大.碳酸钙微粒表面黏附了部分壳聚糖,其含量随着反应体系中壳聚糖浓度的提高而增大.

关键词: 生物矿化 , 碳酸钙 , 壳聚糖 , 添加剂

柠檬酸粗化铜离子矿化产物颗粒粒径的研究

许燕波 , 钱春香 , 陆兆文

材料导报

以Cu2+为例,将柠檬酸用于重金属离子生物矿化过程中的晶体生长调控,通过粗化矿化产物的颗粒粒径,提高了重金属矿化产物在土壤和水体中的稳定性.研究发现,铜离子生物矿化产物颗粒平均粒径为12 μm,柠檬酸的掺量为底物质量的0.5％时,矿化产物的平均粒径增加到40 μm.研究了不同pH值培养基下的矿化产物粒径.发现当体系pH值提高后,柠檬酸的电离程度提高,对铜离子的络合作用加强,有利于矿化产物的粒径增加.初始pH值调整至8,反应体系pH值为5.21时,铜离子矿化产物平均粒径达到65 μm.

关键词: 生物矿化 , 重金属 , Cu2+ , 柠檬酸 , 粒径

HA/TCP双相陶瓷的生物矿化研究

郑华德 , 王迎军 , 陈晓峰 , 邓春林

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2007.05.006

采用新型动态体外模拟系统对HA/TCP双相陶瓷进行了体外生物矿化性能研究,通过SEM、EDAX、FT-IR等测试手段研究并分析了模拟体液流速以及钙磷离子补充在矿化过程中对样品表面磷灰石晶体生长影响.研究发现,较低的模拟体液流速下样品表面形成针片状碳酸化羟基磷灰石晶体,而在较高的流速下,晶片交错生长,形成网状结构,将样品表面完全覆盖.同时,模拟体液Ca2+的及时补充也有助于矿化层的形成.

关键词: 双相磷酸钙陶瓷 , 生物矿化 , 模拟生理溶液 , 体外研究 , 生物活性

生物矿化在仿生材料领域的研究进展

欧阳健明 , 陈德志 , 李祥平

材料导报

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.

关键词: 生物矿化 , 仿生合成 , 晶体工程 , 涂层