多糖及其修饰物影响下碳酸钙结晶的界面分子识别研究

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本论文首先简述了生物矿化的一般概念、生物矿化的意义、生物矿化的分类、主要特征和机理。介绍了生物矿化的研究进展,目前研究中存在的问题。叙述了研究动机和研究内容,对生物矿化过程中的超分子作用作了一般介绍。综述了多糖在生命体系中的重要作用、多糖的结构以及其结构的测试方法。 模拟动态条件下生物矿化的过程,用三种多糖作基质,研究了它们与碳酸钙晶体之间的界面分子识别,制得了主要为球霰石晶型的碳酸钙,所得球霰石的形貌随着所用多糖不同而变化。又以变性淀粉为基质,研究了变性淀粉与碳酸钙结晶过程中的相互作用,合成了不同粒径分布和排列有序的球霰石。在温和条件下用一种变性淀粉合成了多孔材料。选用β-环糊精作基质,研究了它对碳酸钙结晶的影响,并得到一种与其它多种基质中都不相同的仿生碳酸钙,并分析了有机基质对合成过程发生作用的可能机理。 采用多种测试手段,X-射线粉末衍射(XRD)用于分析所得晶体的晶型,扫描电子显微镜(SEM)用于观察碳酸钙的形貌,傅里叶变换红外吸收光谱(FT-IR)和电导率测定用于对有机基质与无机相之间的相互作用进行表征。 多糖和经修饰的多糖—变性淀粉与碳酸钙之间的界面分子识别主要表现为电荷互补、结构对应和立体化学匹配等方面的关系,并通过这种识别对碳酸钙晶体的形状、结构、取向和性质等产生影响。实验所得到的碳酸钙结晶与生物体内经过生物矿化作用所形成的生物矿物颇为相似,大多具有独特的形貌的一定的微观结构、形态和一定的取向。 由于研究中采用的有机基质与生物体系十分接近,这使得本研究工作对生物矿化模拟研究、无机材料、有机复合材料和陶瓷材料合成等在理论和应用方面都有重要的意义。
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