基于二氧化硅的海洋海绵生物陶瓷表面改性羟基磷灰石诱导形成
学号：2011012008
北京化工大学
文献翻译译文及原稿
题目：光聚合齿科修复材料
学院：材料科学与工程学院专业：高分子材料与工程
班级：高材1101 姓名：刘晓宇
指导教师：聂俊
专业负责人：闫寿科
指导老师意见：
指导老师签字：日期: 年月日
日期：2015 年5月26 日
基于二氧化硅的海洋海绵生物陶瓷表面改性羟基磷灰石诱导形成
Alexandre A. Barros, Ivo M. Aroso, Tiago H. Silva, Joao? F. Mano, Ana Rita C. Duarte,* and Rui L. Reis
摘要：生物材料海洋是有显着应用研究的一个新兴领域。最近，研究人员正在致力于相当重视海洋生物材料海绵用于各种应用。我们专注于在新型生物医学/工业应用的潜力。煅烧后，获得从该海绵生物陶瓷结构在750℃下6小时，从该海绵生物陶瓷结构。三维结构的形态特征，通过扫描电子显微镜（SEM）和microcomputed断层，揭示一种高度多孔且互连的结构进行了评价。P. ficidormis的骨架是硅质基质的SiO 2的组成，其不呈现固有的生物活性。诱导生物活性的混合物达到由1和3小时使生物陶瓷结构以碱处理（2M KOH）和酸性处理（2M HCl中）。在生物陶瓷结构的体外生物活性在模拟生理流体（SBF），后7和14天进行评价。结构通过SEM，加上分光元素分析（EDS）的观察，表明表面形态提出了磷酸钙磷酸钙涂层，类似于羟基磷灰石（HA）。的Ca / P比的测定，用的HA用红外光谱和X 射线衍射的特征峰的评估一起，已被证明的HA的存在。体外结构的生物性能使用成骨细胞株进行评价，酸性治疗已被证明是最有效的治疗。细胞接种在生物陶瓷结构和它们的形态;活力和生长通过SEM，MTS测定评估，和DNA量化阳离子，分别表明细胞能够生长和定殖的生物陶瓷结构
1.引言
海洋天然产物研究的不断扩大，在新化合物的数量每年稳步增长说明，并与注册专利的数量。过去十年中，综合评价有系统指出海绵动物（多孔动物）的最有前途的蓝色生物技术，因为它们经常排名首先为来源的新的代谢物与药物的潜力（例如，抗癌，抗病毒和抗在炎症）的数量。
多孔类内的蓝色生物技术的主导作用源于其漫长的进化历史和极端plasticity.Sponges 是最古老的动物门在动物王国中，其历史可以追溯到600万年的最多才多艺的地球上的。与分布在所有的水生环境超过8000种存在，海绵已经能够专注并适应非凡各种各样的栖息地（从热带珊瑚礁到极地水域，从淡水到海洋最深处的地板，到潮间带和成过渡栖息地），雄踞其中许多是在数量和生物量的方面。
海绵软躯体由过滤器的水用于食品和港口尚未未描述相关的微生物有机和无机化合物组成。这也难怪，他们已开发出一种令人难以置信的多样化的化学武器库，以防止天敌，竞争的空间，拒绝污损生物和病原体GHT。表征海洋环境的生物多样性是一项巨大发展潜力的新型微结构研究
利用从海洋环境，换货申请生物材料衍生的是最近的。例如，几位作者提出，在过去几年中，利用不同海洋物种，如珊瑚骨骼，海胆，和海绵作为三维生物识别技术。结果已经证实，该三维（3D）地形和这些材料的表面参数影响正细胞分化。此外，地形的物质和组合物已被证明是一个等细胞功能，如粘附，生长，运动，分泌，和在多孔类海绵apoptosis.The 特别感兴趣是相关的事实，即这些是仅有的动物有机体能够聚合硅石来产生大量的骨骼元件（针状），在Demospongiae类。骨针可以构成生物体的干重的高达75％，而这些海绵的矿物骨架是由无定形的二氧化硅（SiO2）的2-5·H 2 O，并且可以包含其它元素，如S，铝的
痕迹，K和Ca.Sponges也已经注意到产生许多独特的biosilica结构提供灵感的放大倍率百分之源下仿生方法新颖的产品在各个领域。目前国家的最先进的海绵biosilica的场一直在总结回顾不同文章和书籍。
特别是，在这项工作中，我们集中讨论biosilica从新颖的生物医学应用的潜力，特此以独特的三维生物陶瓷结构，可作为支架用于组织工程应用的优点。
2.实验部分
2.1。材料。海绵样品。P. cidormis（PET）海绵收集在地中海在西班牙东海岸，被好心由罗纳德Osinga（Porifarma）提供。收集后，将样品冷冻。之前的任何实验中，海绵是盐浸出和冷冻干燥。
化学品。所有化学试剂均为ACS试剂级并且原样使用。
2.2。莫迪阳离子海绵。在750℃煅烧后获得6小时在炉从海绵生物陶瓷结构。得到的结构是改性版通过对生物陶瓷结构两个不同表面处理来诱导生物活性。进行用氢氧化钾（KOH）的2M在回流温度和酸处理以在搅拌下1和3小时的盐酸（HCl）的2M的在室温下碱处理。表面改性阳离子反应后，将样品用蒸馏水洗涤数次，在37℃下在真空烘箱中干燥过夜。测试的程序进行的条件下进行，使得原始结构特性将会得到保持，但在同一时间促进三维结构的表面上创立羟基。
2.3。生物活性测试。碱性和酸表面处理过的3D由PET生物陶瓷（每个时间点三个副本）中以1:10的比率浸入模拟体液流体（SBF）[生物陶瓷质量（g）：SBF容积（mL）] 7和14天，分别在37℃和60rpm下保持在恒温水浴中。在每个时间点上，生物陶瓷结构进行了回收，用蒸馏水，并在37℃下干燥。
2.4。表征。生物陶瓷结构（改性-田间和未修饰的）是由不同的理化表征技术研究，煅烧后和生物活性试验后。
2.4.1。扫描电子显微镜。扫描电子显微镜（SEM）来分析表面形态，并评价磷酸钙晶体的形成。所有的样品进行溅射涂覆有金分析之前。上获得的Leica剑桥S360显微镜（Leica 剑桥，英国），使用15.0千伏束能量为19毫米的工作距离（WD）的显微镜照片。
2.4.2。能量色散X射线光谱仪。能量色散X射线谱（EDS）是用来表征本生物陶瓷的表面上的化学元素的性质和相对量。使用链路EXL-Ⅱ分光镜（牛津Instru发言：，英国）进行的分析，在15.0千电子伏的能量耦合到扫描电镜。所有的样品进行碳包覆的分析之前。
2.4.3。Microcomputed断层。Microcomputed到断层扫描（-CT）被用来评估在3D生物陶瓷结构的孔隙率和孔尺寸。上获得使用189千伏的电压和46 A的当前图像采集噪声降低用nRecon后高分辨率显微CT SKYSCAN 1072扫描器（SKYSCAN，比利时）的图像。CT 分析仪（SKYSCAN，比利时）用于获得样品的代表性数据集并将它们转换为2D图像。
2.4.4。压缩力学分析。使用INSTRON 5540（英斯特朗诠释。有限公司，海威科姆，英国）万能试验机1KN的负载单元测量三维生物陶瓷结构的抗压力学分析。压缩试验，进行了为2mm分钟-1的十字头，直到结构断裂。压缩模量是从在应力/应变曲线的初始线性斜率计算。
2.4.5。傅立叶变换红外光谱。生物陶瓷样品的红外光谱，前和浸泡在SBF中后，被上的IR珍贵-21光谱仪（岛津，日本）得到，用32次扫描，分辨率为4cm-1，和4400和400厘米之间的波数范围-1。将样品粉末，用溴化钾混合，并将混合物模塑成使用压力机（派克）的透明粒料。
2.4.6。X射线粉末衍射。X射线衍射（XRD）被用来确定沉积的生物陶瓷的表面上浸没在SBF中的溶液后的磷酸钙晶体的晶面。衍射图案被收集在Bruker D8 DISCOVER，用CuKα射线操作，在θ/2θ模式，在6°和70°，0.04°的步长增量和每步1秒的采集时间。
3.细胞毒性与细胞黏附研究
3.1。细胞培养。一个人类骨肉瘤细胞系（SAOS-2细胞系，细胞培养物的欧洲收集，英国）保持在基础培养基DMEM（Dulbecco改进的Eagle培养基;的Sigma-Aldrich公司，德国），加10％FBS（热灭活的胎儿牛血清，Biochrom AG，德国）和1％的A / B（抗生素- 抗真菌溶液，Gibco公司，英国）。细胞培养在湿润的培养箱中在37℃在5％CO 2气氛。
3.2。直接联系的研究。刀豆出水的Saos-2细胞，收获的样品中接种如下。样本分布在48孔培养板（BD Biosciences公司）。样品最初浸渍在无菌PBS。后，除去PBS和细胞悬浮液的下降（20升），用5×10 5个细胞/ mL的浓度加入到各材料。将细胞样本构建体静置培养1，3，7，和培养条件下14天如前所述。
3.2.1。MTS测定。细胞粘附到材料的表面被所述预定培养时间由MTS测定后确定。小区SCA老被转移到一个新的培养板以评价仅在不同材料的活细胞的存在。在每一培养时间的细胞的代谢活性使用的细胞滴度96Aqueous单溶液细胞增殖测定（Promega）中确定的，根据制造商的说明书。吸光度测定用酶标仪（SYNERGIE HT，酶标仪）490纳米。光密度测定每个时间点并与聚苯乙烯组织培养板，用作为阳性对照。所有的细胞毒性筛选试验是用三次重复进行。
3.2.2。DNA孔定量阳离子。每个时间点后，将细胞通过渗透和热冲击裂解，将得到的上清液用于DNA量化阳离子。通过量化沿使用的PicoGreen双链DNA试剂盒（分子探针）培养时的DNA含量进行评价细胞，根据制造商的说明书。读取荧光（激发/发射485毫微米/ 528毫微米）的一个微板读数器（SYNERGIE HT，BioTek的），并从标准曲线中计算出的DNA的量。
3.2.3。碱性磷酸酶（ALP）活性测定。细胞裂解后，进行ALP活性的分析的基础上，对硝基苯基磷酸盐（Sigma公司，德国）转化为对硝基苯酚。在每个测定中，20升裂解物一起温育80μL的对硝基苯基磷酸酯溶液（0.2％w / w的，在二乙醇胺，Sigma）的一个透明的96孔微量培养板在37℃下45分钟。用80μL的2M的NaOH水溶液（Sigma）和0.4毫摩尔EDTA（Sigma）的溶液中，停止反应。光密度读出用酶标仪405nm处（SYNERGIE HT，酶标仪）。校准曲线是预先使用对硝基苯酚标准溶液（Sigma）和用于外推的ALP活性值制备。这些数值然后对得到的双链DNA的结果归在相同的实验。
4.统计分析
使用GraphPad Prism版本5中的数据进行统计分析常态是VERI版由夏皮罗- 威尔克测试。正常分布数据分别然后用单向ANOV A和Bonferroni的检测后进行分析;当没有观察到常态，进行非参数秩和检验检测。各组与对之间的差异<0.05被认为是统计学上显着的。
5.结果
原料P. cidormis（PET）和在3D生物陶瓷结构的图像示于图1的光学显微照片，SEM 图像和三维重建的海绵通过显微CT分析也显示。
5.1。结构分析。EDS的分析表明，在3D生物陶瓷结构中的SiO 2的化学计量比例由硅和氧原子组成。此外，我们可以观察到，在煅烧过程后，所有的有机组分被除去，并标示为无碳的，与其他结构而使有机材料的元素（钠，磷，硫，氯，K和Mg）的只有无机结构;该数据支持的情况下，在EDS分析的碳元素（图1）。微CT分析，前，后煅烧，显示增加三维生物陶瓷结构的孔隙度。原料呈现的73％的孔隙率，和煅烧后该值提高到83％。相同的趋势被发现的平均孔径，它从364增加至510微米。在压缩加载的三维生物陶瓷结构的机械性能进行了评估，在干态和湿态，且结果在表1中。
5.2。表面莫迪阳离子。表面改性的阳离子已经提出以增强或生物材料诱导生物活性的特性。根据文献中公开的不同的结果被选择的两种治疗方法。先前已经报道，在pH高于13的碱处理的硅表面会导致形成羟基。同样地，在酸性介质，玻璃表面可以被修改版以产生Si-OH基的超级细胞层。表面改性CA-化过程的示意图示于图2之后的表面改性阳离子程序，将样品用SEM观察（图3）。据观察，所述三维结构保持与表面粗糙度的明显增加的处理后，与对照相比，结构
6.讨论
在这项工作中，我们假设，三维生物活性生物陶瓷结构可从海绵中获得。从海洋来源的生物医学应用中使用的三维结构已被提出，在过去几年不同的作者。例子是使用不同海洋物种，如珊瑚骨骼，海胆，并作为3D biomatrices海绵。考虑到各种化学组合物的硅质-性质，我们还推测，海绵可能构成在组织工程和再生医学（TERM）要使用的三维生物陶瓷支架的适当来源。在先前的工作中，PET的结构，在煅烧后，证明是一种有趣的结构，以充当支架在组织工程，尤其是用于骨组织再生，但生物活性测试显示惰性表面。
煅烧后，获得从海洋海绵的PET的无机结构。结构呈现出稳定的三维结构，它在一个仿生的角度来看，可以激发支架骨TERM应用的发展。
形态特征如孔隙度，平均孔径大小，和互连性被确定限定一个矩阵作为TE构建体的适用性的因素。通常，具有高孔隙率的表面有利于细胞生长，作为一个更大的区域可用于成骨细胞粘附和迁移;这，反过来，促进细胞的增殖。此外，骨和替代材料之间的键合是更可能发生在多孔表面上。在三维结构如骨支架，孔的尺寸和它们的互联发挥也是一个重要提示作用。凭借良好的互连孔，细胞可以方便地到达材料的所有部分，导致一个更完整的骨整合。形态学性质表明是否适合作为支架在组织工程的方法。Cunningham等，在一个类似的研究用不同海洋海绵（海绵Spongia agaricina）孔隙率计获得的相同的结果，平均孔径，和互连。
前和煅烧后压缩模量的值表示该过程没有影响三维结构的机械特性。然而，压缩模量的明显下降（从?3到约1兆帕）的在湿状态观察。总体而言，在干燥和潮湿联署取得的机械性能是在人骨的机械性能的范围内，特别是在低载荷的骨区域。
使用的生物活性支架作为骨替代为TERM应用的最明显的选择，因为这些可以复制的矿物组合物和人骨的行为。生物活性材料是优选的，其中，生物活性DE定义为材料的诱导植入物和生物体组织之间的界面粘合的形成的能力，不经纤维状胶囊分离生物材料和组织的形成。羟基磷灰石（HA），为Ca10（PO4）6（OH）2，被广泛用作生物材料，更特定美云作为骨替代的化合物。这是高度生物相容的和骨传导性;事实上，它促进由有利于成骨细胞的生长，形成新骨。然而矿物支架的生物相容性和其作为骨替代材料的有效性取决于，几个因素;钙，磷的比例是特别重要的。
海绵尚未充分探讨其陶瓷或作为生物活性三维生物陶瓷结构，而不是其它海洋来源。虽然在PET结构的形态学和机械特性是在海绵上的生物活性非常有趣的，初步的结果本身并没有表现出任何固有的生物活性的一段长达28天。生物活性在PET中发现缺乏可以由一个事实，即海绵无机骨架，其是将使生物活性的部分，因此是合理的，没有成核的晶体的发生。在生物陶瓷用于骨骼再生，各种体外和体内研究的情况下，表明了一系列界面反应的发生原因，致使上负责骨接合在玻璃表面上的磷灰石层的形成。磷灰石层的形成是由一组开始钙，磷离子，在生物材料的表面上的固定化步骤复杂约束，形成了具有生物活性的羟基碳酸盐磷灰石。这一层的发展，形成不同t磷酸钙阶段，直到它产生羟基磷灰石或类似涂料的特性cauli奥尔形态。当相同的研究进行到煅烧材料中，结果也呈现出缺乏生物活性。它是已知的，然而，羟基表面基团（-Si-OH），可以在硅-O-Si键在高温下在无水环境中转化，在加工过程中。因此，这样的化学基团的原存在可能已经在煅烧阶段破坏。这些ndings得出的
结论，从PET生物陶瓷生物活性，需要化学修饰阳离子诱导它。在此改性阳离子，现在的表面上存在的羟基基团可充当成核点为羟基磷灰石的形成，这意味着表面是生物活性的。这个假设是实际上与在体外生物活性测试进行之后所获得的实验结果一致。的新的晶体结构的存在可观察到的样品浸没在SBF中后7和14天，无论是对酸和碱改性编结构。相反地，在未改性的样品，这种结构的发展没有观察到。按照所提供的结果中，HA的碱处理过的表面上获得呈现低于化学计量1.67 Ca / P比，但观察到的增加与浸入时间的比例。在用HCl处理的样品的情况下，被浸泡在14天后得到的1.67的Ca / P比。在形态学方面，晶体呈现羟基磷灰石的典型cauliu奥尔类形状特征，除了KOH7天样品。如可从图4中可以观察到的，形态是从其他明显不同，并且EDS分析表明在较高的Mg的存在下
量中的晶体组合物。这些非稳恒晶体，其中，其他的阳离子存在于磷灰石晶格中，开发了磷灰石，这将重新等中的Ca / P比的一个等的化学计量即可。镁离子会与钙离子竞争相同的位置，因此，如果磷的量保持在比Ca / P的下降预期;这种情况的发生是在与我们的结果一致，如列于表2中。这些取代的磷灰石结构修改晶格参数和改变材料的溶解度和生物活性性能。类似的结果，获得了试样改性版用3小时改性阳离子程序。尽管如此，经过浸泡14天，这些晶体稳计量发起HA。
FTIR和X射线衍射分析的结果的rm的改性的能力编从PET得到的，作为成核点的生长calciu磷酸盐晶体和表面处理的成功诱导生物活性的三维生物陶瓷结构。中间的晶体，通过XRD证实，在磷灰石沉淀工艺形成是不稳定和最终将导致化学计量羟基磷灰石层的陶瓷的表面上的形成。与两种治疗获得的结果的比较中，相同晶面进行观察，表明两者的碱和酸的表面改性阳离子治疗方法已引起同一磷灰石结晶的析出，因此使表面活性。
该材料的一个重要特征是它们的体外生物性能。三维生物陶瓷结构，在生物环境中，必须有足够的细胞附着，增殖和组织的生长。
结果证明增加的细胞增殖为表面处理过的样品，在培养3天。后第7和14天的培养对盐酸处理的样品的获得用于细胞增殖的最高值，而氢氧化钾样品具有在其值的降低。结果证实，用HCl处理的样品，其已经已经被证明是最生物活性的那些，是那些诱导的ALP酶的活性，并因此导致更高的矿化。酸处理的三维生物陶瓷结构已经表现出具有正ê等上的细胞增殖。这些结果由活性检测观察较高结晶成核通过在酸性条件处理的样品中的支持，至极提供一个良好的生物活性表面与羟基基团的存在。按照Feng和同事，更多的表面羟基基团造成了更大的数字粘附成骨细胞和更高的细胞活性，这支持更高的代谢活性和碱性磷酸酶活性在HCl用KOH处理相比的。为MTS，DNA和碱性磷酸酶分析获得的结果，证实了这一事实表明，盐酸治疗改善了3D海洋来源的生物陶瓷结构体的生物活性
7结论
在这项研究中，海绵Petrosia ficidormis的煅烧后，获得一个三维生物陶瓷结构。煅烧过程中呈现无有机化合物，但被剥夺生物活性的生物陶瓷三维结构。以诱导生物活性，两种化学（酸性和碱性）处理成功应用，而无需修改的整体结构，这些改性阳离子改变表面化学以这样一种方式，它是能够促进Ca / P的结晶，沉淀即羟基磷灰石，浸渍时在SBF。比较这两个化学处理，盐酸改性阳离子已被证明是生物活性的结晶的成核更有效。在与成骨细胞系的体外研究已经证明了结构的潜力，以支持细胞粘附和生长。该组在这里提出的结果已经证实，盐酸改性阳离子比用KOH不仅在改进的生物活性方面，而且在所关注的细胞增殖，细胞粘附，和矿化执行，所述一个更加有效。最后，本研究表明在组织工程策略被应用三维生物陶瓷的从海洋海绵获得的潜力。
■作者信息
通讯作者
*电子邮件：aduarte@dep.uminho.pt。
备注
作者宣称没有竞争的金融利益。
■致谢
亚历山大·巴罗斯感谢格兰特，通过EXP / QEQ-EPS财政支持的FCT / 0745/2012，游- 从海绵化合物的亚临界水隔离。研究导致这些结果已收到来自资金资助下REGPOT-CT2012-316331北极星欧盟第七框架计划（FP7 / 2007-2013），并在格兰特N°KBBE-2010-266033（特殊项目）。从基金项目“新型智能和仿生材料创新的再生医学方法”RL1-ABMR-NORTE-01-0124-FEDER-000016）由葡萄牙北部区域共同出资运营计划（ON.2 - ?诺北），根据国家战略参考框架，工作（NSRF）也承认。
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羟基磷灰石研究进展
羟基磷灰石研究进展 摘要：由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物 相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素，应用等方面对羟基磷灰石进行介绍，并对其进行研究展望。 关键词：羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展 前言 羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在 化学成分和晶体结构上具有相似性，是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。单位晶胞含有10 个 [ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个 [ OH]-, 这样的结构和组成使 得H A 具有较好的稳定性。 磷灰石是自然界广泛分布的 磷酸钙盐矿物，根据其结构通 道中存在的阴离子的种类, 可分为氟-、氯-、羟磷灰石等 不同亚种矿物。其中，羟基磷 灰石(hydroxyapatite，缩写为 HA或HAp)的研究和应用最 广泛。羟基磷灰石是人体和动 物的骨骼和牙齿的主要无机 成分，具有良好的生物相容性和生物活性，HA材料对动物体人体无毒、无害、无致 癌作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，HA植入人体后对组织无刺 激和排斥作用,能与骨形成很强的化学结合,用作骨缺损的充填材料,为新骨的形成提供
二氧化硅的处理方法研究2
二氧化硅处理方法的研究 第一章前言 1、选题的目的、意义 由于二氧化硅内部的聚硅氧和外表面存在的活硅醇基及其吸附水，使其呈亲水性,在有机相中难湿润和分散,与有机基体之间结合力差,易造成界缺陷,使复合材料性能降低［1－3］,而二氧化硅可用于橡胶制品、塑料制品、粘合剂、涂料等领域,要想改善这种缺陷,我们需要通过对二氧化硅进一步处理,使原来亲水疏油的表面变成亲油疏水的表面,这种表面功能的改变在实际应用中有重要价值。据此我们利用一些表面改性方法如沉淀法二氧化硅表面改性、十二醇二氧化硅表面改性、气相法二氧化硅表面改性、两亲性聚合物改性二氧化硅等来使亲水性的二氧化硅通过表面处理改性为疏水的二氧化硅,以提高产品的亲油性、分散性和相容性,并能使二氧化硅在某些乳液中既能长期稳定分散,又能保证它与基料在成膜后能有良好的界面结合。 第二章、二氧化硅处理方法的研究现状 目前我们对二氧化硅处理方法的研究主要分为：纳米级二氧化硅的改性处理和非纳米级的二氧化硅的改性处理。 2．1非纳米级二氧化硅的研究 2．1．1二氧化硅的概念：SiO2又称硅石。在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的淡黄色。密度2.2 ～2.66。熔点1670℃（麟石英）；1710℃（方石英）。沸点2230℃,相对介电常数为3.9。不溶于水微溶于酸,呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。 2．1．2非纳米级二氧化硅表面改性 由于在二氧化硅表面存在有羟基,相邻羟基彼此以氢键结合,孤立羟基的氢原子正电性强,易与负电性原子吸附,与含羟基化合物发生脱水缩合反应,与亚硫酰氯或碳酰氯反应,与环氧化台物发生酯化反应。表面羟基的存在使表面具有化学吸附活性,遇水分子时形成氢键吸附。二氧化硅表面是亲水性的,无论气相法或沉淀法都是如此,差异仅是程度不同这导致了在与橡胶配合时相容性差,在配合胶料内对硫化促进剂吸附而迟延硫化。此外,白炭黑比表面积大、粒径小，在与
纳米二氧化硅
1前言 1.1纳米二氧化硅的发展现状及前景 纳米材料是指微粒粒径达到纳米级(1～100nm)的超细材料。当粒子的粒径为纳米级时，其本身具有量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因而展现出许多特有的性质，应用前景广阔。纳米SiO 是极具工业应用前景的纳米材料，它的应用领域十分广泛，几乎 2 粉体的行业。我国对纳米材料的研究起步比较迟，直到“八五计涉及到所有应用SiO 2 划”将“纳米材料”列人重大基础项目之后，这方面的研究才迅速开展起来，并取得了令人瞩目的成果。1996年底由中国科学院固体物理研究所与舟山普陀升兴公司合作，成 [1]，从而使我国成为继美、英、日、德功开发出纳米材料家庭的重要一员——纳米SiO 2 国之后，国际上第五个能批量生产此产品的国家。纳米SiO 的批量生产为其研究开发提 2 供了坚实的基础。 目前，我国的科技工作者正积极投身于这种新材料的开发与应用，上海氯碱化工与华东理工大学[2]建立了连续化的1000t／a规模中试研究装置，开发了辅助燃烧反应器等核心设备，制备了性能优良的纳米二氧化硅产品，其理化性能和在硅橡胶制品中的应用性能，已经达到和超过国外同类产品指标。专家鉴定认为，纳米二氧化硅氢氧焰燃烧合成技术、燃烧反应器和絮凝器等关键设备及应用技术具有创新性，该成果总体上达到国际先进水平，其中在预混合辅助燃烧新型反应器和流化床脱酸两项核心技术方面达到了国际领先水平，对于突破国际技术封锁具有重大价值。但总地来讲，我国纳米SiO 的生 2 产与应用还落后于发达国家,该领域的研究工作还有待突破。 1.2 纳米二氧化硅的性质[3]~[5] 纳米二氧化硅是纳米材料中的重要一员，为无定型白色粉末，是一种无毒、无味、无污染的非金属材料。微结构呈絮状和网状的准颗粒结构，为球形。这种特殊结构使它具有独特的性质： 纳米二氧化硅对波长490 nm以内的紫外线反射率高达70%～80%，将其添加在高分子材料中，可以达到抗紫外线老化和热老化的目的。 纳米二氧化硅的小尺寸效应和宏观量子隧道效应使其产生淤渗作用，可深入到高分子链的不饱和键附近，并和不饱和键的电子云发生作用，改善高分子材料的热、光稳定性和化学稳定性，从而提高产品的抗老化性和耐化学性。 纳米二氧化硅在高温下仍具有强度、韧度和稳定性高的特点，将其分散在材料中，
羟基磷灰石HA陶瓷生产实验...doc
羟基磷灰石 (HA) 陶瓷生产实验 1.实验目的 1.1 初步训练方案设计、实验、生产、检验等的能力; 1.2 培养查阅文献、市场调研、搜集和整理资料、设计、项目管理、 科学实验、生产制造、分析问题和解决问题、发表见解的初步能力; 1.3 掌握羟基磷灰石的基本性质、功能和用途，以及几种制备羟基磷 灰石的原理和方法； 1.4 实践利用湿化学法中的沉淀法制备羟基磷灰石粉体； 1.5 熟悉和掌握相关仪器设备的使用。 2.实验原理 羟基磷灰石 [Hydroxyapatite ，HA ；分子式： Ca10 (PO4 )6(OH) 2] 的化学组成和结晶结构类似于人骨骼系统中的磷灰石，优良的生物活性和生物相容性是其最大的优点，人体骨细胞可以在羟基磷灰石上直接形成化学结合，在普通合成的生物材料中添加少量纳米羟基磷灰石可显著改善材料对成骨细胞的粘附和增殖能力，促进新骨形成，因此 适宜于做骨替代物。羟基磷灰石的钙磷摩尔比为 1.67 ，与天然骨相 近。 目前生产羟基磷灰石的方法主要分为湿法合成和干法合成，其中湿法包括溶胶 -凝胶法、沉淀法和水热法三种[3,4,5] 。 2.1 溶胶 - 凝胶法 溶胶 - 凝胶法是近些年来才发展起来的新方法，已经引起了广泛
的关注。找到合适的、能够合成最终的羟基磷灰石的溶胶一凝胶体系 是其合成的关键。其原理是：将醇盐溶解在选定的有机溶剂中，在其 中加蒸馏水使醇盐发生水解、聚合反应后生成溶胶，再将 Ca2+溶胶缓慢滴加到 (PO 4)3-溶胶中，加水变为凝胶，凝胶经老化、洗涤、真空状态下低温干燥，得到干凝胶，再将干凝胶高温煅烧．就得到羟基磷灰石的纳米粉体。该方法的优点为：合成及烧结温度低、可存分子水平上混合钙磷的前驱体，使溶胶具有高度的化学均匀性。缺点是化学过程比较复杂、醇盐原料价格昂贵、有机溶剂毒性大，对环境易造成污染等。 2.2 沉淀法 沉淀法是制备羟基磷灰石粉体最典型的方法。这种方法通常采用把一定浓度的磷酸氢铵和硝酸钙反应或者磷酸与氢氧化钙在一定的 温度下搅拌反应生成羟基磷灰石沉淀，反应过程中使用氨水（NaOH 溶液 1mol/L ）调节 pH 值，把沉淀物高温煅烧从而得到羟基磷灰石 粉体。其典型工艺： Ca(NO 3)2与磷酸盐 [(NH 4 )3 PO4、(NH 4 )2 HPO 4、NH 4H2 PO4 ]溶液进行反应，沉淀经过滤、干燥，制成粉末颗粒。 2.3. 水热法 水热法其特点是在特制的密闭的反应器（高压釜）内，水溶液为 反应介质。在高温高压环境中，不受沸点的限制，可以使介质的温度 上升到200-400 ℃，使原来难溶或不溶的物质溶解并重新结品的方法。这种方法通常采用磷酸氢钙等为原料的水溶液体系。在高压釜中制备 HA 粉体。其典型的工艺为：以 CaCl2 [ 或 Ca(NO 3 )2 ]与 NH 4H2 PO4
羟基磷灰石研究进展
2010-2011 第2学期《生物医用材料》期中考试 姓名： 学号： 学院： 专业： 班级： 任课老师：
羟基磷灰石研究进展 摘要：由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物 相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素，应用等方面对羟基磷灰石进行介绍，并对其进行研究展望。 关键词：羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展 前言 羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在 化学成分和晶体结构上具有相似性，是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。单位晶胞含有10 个[ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个 [ OH]-, 这样的结构和组成使 得H A 具有较好的稳定性。 磷灰石是自然界广泛分布的 磷酸钙盐矿物，根据其结构通 道中存在的阴离子的种类, 可分为氟-、氯-、羟磷灰石等 不同亚种矿物。其中，羟基磷 灰石(hydroxyapatite，缩写为 HA或HAp)的研究和应用最 广泛。羟基磷灰石是人体和动 物的骨骼和牙齿的主要无机 成分，具有良好的生物相容性和生物活性，HA材料对动物体人体无毒、无害、无致 癌作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，HA植入人体后对组织无刺 激和排斥作用,能与骨形成很强的化学结合,用作骨缺损的充填材料,为新骨的形成提供
海洋生物资源多样性面临问题及其保护
海洋生物资源多样性面临的威胁 ?教学目标 1?了解海洋生物资源的概念。 2 ?分析海洋生物资源多样性面临的各种威胁。 ?教学内容 海洋也称“蓝色国土”，有着广阔的空间的丰富的资源。海洋生物资源又称海洋水产资源，指生活在海洋的所有生命有机体，其中包括微生物、低等和高等植物、无脊椎动物、脊椎动物。 我国已知的海洋生物为2.6万种，占全球海洋已知物种数的10%，拥有河口红树林、珊瑚礁等种类多样的生态系统和具有国际意义的物种的生态环境。 活动： 调查舟山沿海或自己生活的附近的海洋 生物分布情况，与四五十年前的分布状况有 没有不同？并与全班同学交流调查结果，最后 得出本地目前的渔业资源结构。 当前，我国海洋生物多样性面临的着各种各样的威胁，主要可归纳为: 1人类对海洋资源的过度利用 人类对海洋生物及生态系统资源的过度开发利用和消耗，加之沿海和海洋工程项目的重大建设，都对典型的海洋生态环境产生严重威胁。人类为了从海洋及海岸获得食物、医药原材料等海洋物资，使得绝大多数具有商业价值的海洋生物在部分地区被开发利用。捕捞业不仅过度仅利用诸多鱼类和脊椎动物，同时许多非商业性的捕捞也捕杀了大量的海洋生物。
思考与讨论： 舟山传统的捕捞有哪些特点？你知道传统的四大鱼类吗？新兴的捕 捞方式有哪些优点？ 2. 海洋污染较为严重 在一般情况下，病原生物或污染生物是导致海洋生物病害的根本原因。来自 城市生活和工业废弃物和农药的过量排放、航运业的排入、大规模的水产养殖以 及空气中传送的有害物质，都带有大量的病原微生物，对海洋生态环境造成严重 污染。 海洋污染的特点 是，污染源多、持续性 强，扩散范围广，难以 控制。海洋污染造成的 海水浑浊严重影响海 洋植物（浮游植物和海 藻）的光合作用，从而 影响海域的生产力，对 鱼类也有危害。重金属 和有毒有机化合物等有毒物质在海域中累积，并通 过海洋生物的富集作用，对海 洋动物和以此为食的其他动物造成毒害。石油污染在海洋表面形成面积广大的油 膜，阻止空气中的氧气向海水中溶解，同时石油的分解也消耗水中的溶解氧，造 成海水缺氧，对海洋生物产生危害，并祸及海鸟和人类。由于好氧有机物污染引 起的赤潮（海水富营养化的结果），造成海水缺氧，导致海洋生物死亡。海洋污 染还会破坏海滨旅游资源。因此，海洋污染已经引起国际社会约来约多的重视。 3. 生态环境的改变 人类填海造地，采伐红树林，海滩挖沙，采矿和开 采石油天然气等活动都严重改变了局部海域的自然环 境，使海洋生物承受巨大的环球压力，而所有这些人为 活动对海洋生物多样性的损害作用又是多方面的。 在大 的河流上建设水库水电站、因 沿途截流和气候影响而连续的断流，都会对入海口 岸处及近海海域生物多样性造成严重破坏。40多年来我国沿海围海造地、开垦滩 思考与讨论： 你知道红树林有 哪些生态效益吗？
羟基磷灰石
由羟基磷灰石、氟磷灰石、磷酸三钙和碳酸磷灰石等磷酸钙盐或其复合物构成的生物陶瓷。Ca/P原子比和材料结构决定其表面是否具有生物活性或生物可吸收性。 羟基磷灰石和磷酸三钙等磷酸钙类生物材料与脊椎动物骨和齿的主要无机成分十分相近，具有良好的生物相容性，植入骨组织后能在界面上与骨形成很强的化学键合，各国学者均给予广泛关注，是临床医生喜用的医用材料。目前，医用的磷酸钙粉末是用分析纯化学原料人工合成的，其主要制备方法有在高温下反应的干式方法与在溶液中进行沉淀反应的湿式方法。传统的磷酸钙粉末制备方法均很难得到力学性能好的磷酸钙陶瓷，这就限制了磷酸钙陶瓷材料作为承重骨的应用。因而有必要寻求一些合成及改性的新方法。冲击波技术作为材料制备、活化、改性等的研究手段，正日益受到人们的重视，它具有能产生高压、高温及作用时间短等特点，在材料研究中占有独特的地位。凝聚态物质经冲击波作用后，位错密度大大增加，表面能明显提高，化学活性增加，可显著改善粉体的烧结性能及反应活性。在冲击波作用下固体粉末混合物间相互碰撞、挤压、摩擦和穿透，能使晶粒粒度减小，分布均匀，达到细化与均化的目的。同时，在冲击波的作用下，固体颗粒发生高速运动，使其扩散速度是一般条件下固相反应中扩散速度的几倍，大大提高了反应速度，是一种合成超细粉末材料的新方法。因此，本研究提出了用冲击波技术合成磷酸钙
陶瓷粉末及对磷酸钙粉末活化改性这一新的研究课题，以制备力学性能优良的磷酸钙人工骨材料。经查新表明在国内外的相关文献中关于这一领域的研究还未见报道，本研究将填补这方面的空白，具有较大的科学价值和实际意义。本研究用冲击波方法处理CaCO3与CaHPO4·2H2O的混合物制备出了羟基磷灰石粉末。冲击波实验装置采用接触爆轰柱面装置，使用硝基甲烷液体炸药时，其炸药厚度应在20mm厚左右，既能顺利引爆又能保证样品的完整回收，所产生的初始入射压力约为16GPa，这种装置比现有用冲击波技术制备磷酸钙块状材料专利所用装置更简单、处理样品的量更多。与传统固相反应法相比较，冲击波合成的HA粉末有与之相似的晶体结构和组成，而且其粒度更细，分布更均匀，内部存在着大量的晶格畸变，有更高的活性。X射线衍射数据分析表明，用冲击波方法合成的HA粉末，其布拉格角队宽化度刀及晶面间距d三个参数均与动物骨的参数更为接近，作为骨修复和替换材料应用更为有利。用冲击波方法合成的HA粉末为含cO32一离子的碳酸盐轻基磷灰石，其钙磷含量的比值为1.65，与人骨的结构、组成相似，植入人体后更有利于促进骨的生长和骨性结合。作者认为冲击波合成方法是制备HA 粉末的一种有效的新方法。所制备的HA粉末与焙烧方法获得的HA粉末相比，在粒度分布、表面活性以及结构参数等方面具有更有利的优势。但是，冲击波方法合成HA粉末的具体反应机理、合适的反应条件以及反应条件与HA粉末的性能间的关系还可以
羟基磷灰石在生物医用材料中的研究进展
《生物医用材料》期末论文 学院：材料与化工学院 专业：材料科学与工程 学生姓名： 学号： 任课教师：唐敏 2010年6月20日
羟基磷灰石在生物医用材料中的研究进展 材料与化工学院07材料科学与工程卢仁喜 摘要:羟基磷灰右是一种优质的医用生物材料，在生物医用材料和医学研究领域有着广泛的应用和研究。本文在综合了一些文献的基础上，对羟基磷灰石在生物医用材料的研究上做了总结和概括，并且提出了一些自己的看法。 关键字：羟基磷灰石生物医用材料进展 1.引言 生物材料(biomaterials)是对生物体进行治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。随着材料科学、生命科学与生物技术的发展，越来越多的生物材料得到广泛应用，人们开始在分子水平上去认识材料和机体问的相互作用，力求使无生命的材料通过参与生命组织的活动，成为有生命组织的一部分。其中金属材料、生物陶瓷材料、高分子材料、聚合物及其复合材料是应用最广泛的生物材料。近年来，常用的骨骼替代品是金属、塑料以及陶瓷等，其中以钛和钛合金为主。但是由于它们的惰性，它们不能很好的与生物体本身产生相容性，作为硬组织植入材料，它们与骨之间只是一种机械嵌连的骨整合，而非化学骨性结合，致使植入后与骨组织之间结合较差，常引起植入失效。同时金属的耐磨性和耐腐蚀性较差，腐蚀产牛的离子会对人体组织产生不良影响。羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)生物陶瓷材料具有优良的生物活性和生物相容性，被认为是一种最具潜力的人体硬组织替换材料。但是HA的力学性能较差，抗弯强度和断裂韧性指标均低于人体致密骨，限制了它们单独在人体负重部位的使用。但是由于它本身的特点，以及自然界再也找不出与它具有类似生物相容性的陶瓷材料，同时他又可以同多种材料进行复合来改变它在某一方面的劣势。所以，近年来羟基磷灰石及其复合物的研究受到广泛关注。 2.羟基磷灰石及特点 羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)是一种微溶于水的弱碱性磷酸钙盐，它是脊椎动物骨和齿的主要无机成分，在人骨中约占72％，齿骨中则高达97％，其生物相容性及活性良好，对人体无毒副作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，被认为是最有前途的人工齿及人工骨的替代材料。目前有关羟基磷灰石的研究已经取得了很大的进展，人工合成HA的方法主要有沉淀法、水热反应法和溶胶一凝胶法。然而，羟基磷灰石的烧结性能差，力学性能特别是冲击韧性不足以作为骨替代的理想材料，因此必须通过与其它材料复合来提高有关性能，使之得以在临床上推广应用。所以，基于羟基磷灰石在力学上的性质，它在生
我国的海洋生物多样性及其保护
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/b17196146.html, 我国的海洋生物多样性及其保护 作者：马绘谦 来源：《中国科技纵横》2016年第23期 【摘要】在人类社会的生存物质当中，海洋生物资源是其中的一项重要物质，对这些资 源进行有效的保护，有助于促进人类社会的可持续发展。近些年来，海洋生物许多物种濒临灭绝，对人类的生存有着较大的影响。故此，需要加强对海洋生物的保护，要完善相关的法律法规来对海洋生物进行保护，建立海洋自然保护区，或者是加强国际合作等具体对策。本文对我国海洋生物的多样性的现状进行阐述，并指出了威胁我国海洋生物多样性的原因，此外，本文还对我国海洋生物多样性的保护进行说明。 【关键词】海洋生物多样性保护 海洋生物多样性具有现实价值以及潜在价值。首先，在人类的生物来源中，它是一个重要的来源，为人类提供了大量的动物蛋白，并且，有许多的海洋生物都具有较大的价值，例如存在一定的工业价值或者是存在一定的药用价值。所以，在人类生存与可持续发展的过程中，海洋生物多样性是其中的一项重要物质基础。 1 主要现状 1.1 海洋生态系统的多样性 从类型上划分，我国海域生态系统主要有以下几种[1]：（1）滨海湿地生态系统，（2） 珊瑚礁生态系统，（3）上升流生态系统，（4）深海生态系统。 滨海湿地生态系统主要分为以下几种，第一是盐沼生态系、第二是河口生态系、第三是红树林生态系。海岸盐沼处于大海与陆地相互作用的地带，生态环境相对复杂，生物多样性也较为丰富，该地带也是进行海水养殖的重要区域。盐沼生态系为候鸟提供了它们所需要的食物以及栖息地，是由芦苇等多种盐生草本植物和许多的潮间带底栖生物所组成。 珊瑚礁生态系统主要在我国的南海地带，以造礁石珊瑚为主，生物多样性非常丰富，由以下几种动物共同组成一个生态系统，第一是海绵动物、第二是腔肠动物、第三是甲壳动物等。 在我国的东南海域，海洋上升流生态系统就存在于其中。由以下几方面的因素所组成[2]，（1）因为受到地形的因素所影响，（2）受到风漂流的影响，（3）因为水团边界的影响。因为底层营养物质的上升，使得其初级生产力逐渐提升，往往会形成渔场区，与邻近海域相比而言，其生物多样性指数要更高。 深海生态系统主要在我国的东海以及南海的海域之中，通常是有一些构造较为特别，比较适应于在深水生活的动物所组成，其生物多样性非常贫乏。
羟基磷灰石
羟基磷灰石具有良好的生物相容性和骨传导性,新骨在界面上和HA植入体直接接触，两者间无纤维组织存在。HA植入体与骨界面的结合强度往往超过HA植入体或者骨自身的结合强度. 磷酸三钙是一种具有优秀亲和性的生物材料，通过细胞的吞噬和体液的侵蚀作用被机体部分或全部吸收而被取代，可在骨缺损修复中起到暂时性的支架作用，能促进骨组织的生长. 羟基磷灰石在体内稳定性较高，磷酸三钙在体内的降解吸收较快，因此希望复合羟基磷灰石和磷酸三钙，利用二者在体内的不同降解吸收速率，改善材料的生物活性。 在HA和TCP的吸收、降解性能互补的情况下，BCP陶瓷材料的生物相容性要优于单相磷酸钙陶瓷，力学性能方面，磷酸三钙的断裂强度会因为羟基磷灰石的重结晶而增强，特定的HA/TCP比则会提高BCP陶瓷的抗弯强度和弹性模量。 传统羟基磷灰石陶瓷的弹性模量和强度都比较高，但断裂韧性小；同时随着烧结条件的改变，将出现很大的力学性能波动。纳米生物陶瓷的显微结构中，晶界、晶粒及其结合都处于纳米量级水平，晶粒细化及晶界数量大幅度增加，可使其生物学性能和力学性能大幅度提高. 反应温度低，反应组成容易控制，所需设备简单;由于胶体是从溶液反应开始的，可以在分子水平上混合钙和磷的前驱物，使溶液有高度的化学均匀性，所得产品纯度高，晶粒尺寸小。其基本原理是利用金属无机盐或金属醇盐在溶液中水解或醇解，生成溶胶，经脱水或干燥转变为凝胶，然后经热处理，得到所需的粉体. 粉体表面自由能和比表面积有关：物质被分割得越细，比表面积就越大，相应地体系总的表面自由能必然会大大增加。表面自由能过高使整个体系在热力学上不稳定，粒子就有相互聚结从而降低表面自由能的趋势。因此，粉料越细，就越容易聚结成团，最终导致粉料分散性变差. 团聚现象影响了样品的导电性，亮度大的区域颗粒较大，在高度上优于相对暗 区域，二次电子产率较高而发亮；也可能是制样不佳，喷金太薄影响了导电性。 XRD数据本身只能说明一个连续的晶面长度在40nm左右，而SEM显示的是粒子的相对真实的粒径，即XRD表现的是晶粒度，而SEM则表现出颗粒度，所以比根据XRD图得出的平均晶粒尺寸大
羟基磷灰石的使用方法
羟基磷灰石的使用方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
羟基磷灰石填料 ——纯化蛋白、多肽、核酸 分离机理：羟基磷灰石具有独特的分离机理，是唯一直接用于蛋白质和核酸纯化的无机层析填料，高度耐碱，生物安全性最高。其中磷酸离子与带正电的蛋白质以离子键结合，具有离子交换特性，可由NaCl浓度梯度或磷酸钠浓度梯度洗脱，其中的Ca2＋离子与带负电蛋白质的自由羧基以金属螯合方式结合，该结合方式对NaCl不敏感，可由磷酸钠浓度梯度洗脱。因此该填料既可以用磷酸钠单梯度洗脱，也可以采用NaCl梯度洗脱后以低浓度磷酸钠缓冲液平衡，再以磷酸钠浓度梯度洗脱的双梯度洗脱模型，以达到更高的分辨率。 羟基磷灰石类型选择：羟基磷灰石因陶瓷化工艺不同分为2种类型：I型和II 型，I型对蛋白质具有更大的保留，对普通蛋白质具有更大的动态载量，主要纯化大部分蛋白质（分子量一般在100kd一下）；II型由于孔径较I型大，因而对抗体和部分重组疫苗等大分子量蛋白质的动态载量更高，而对HSA几乎无保留，因而更适合于抗体的纯化，同时II型对核酸具有更大的保留，能够分辩单、双链、超螺旋等各种高级结构的DNA，因而也适合纯化核酸。 ●高动态载量、高流速、高产率 ●更好的化学稳定性和机械强度，更长的寿命 ●刚性结构，保证了其在PH>的范围内使用，可用NaOH清洗 ●良好的批次重现性，容易放大化 ●可随意选用阳离子和金属螯合两个模式分离纯化蛋白或其他分子 ●能用于层析系统、重力流柱、AcroPrep多孔板等 应用 ●碱性蛋白的纯化（免疫球蛋白） ●抗体纯化 ●酸性蛋白（白蛋白） ●去除DNA和内毒素 ●纯化磷多肽 ●分离纯化复杂的蛋白混合物 ●纯化质粒 流动相：平衡液：5mM的磷酸钠缓冲液，PH= 洗脱液：的磷酸钠缓冲液，或2M的氯化钠缓冲液，PH= 使用步骤：建议使用干法填柱
羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究趋势及展望
谢志翔等：固体氧化物燃料电池双钙钛矿型电极材料的研究进展 · 1145 · 第38卷第6期 羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究趋势及展望 孙艳荣1，范涛1，黄勇2，马利国1，刘峰1 (1. 北华航天工业学院材料工程系，河北廊坊 065000；2. 清华大学，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京 100084) 摘要：本文综述羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)生物陶瓷材料的研究进展，通过调控HA形貌以优化其使用性能。用不同方法制备多孔HA，旨在强化骨传导性和诱导性，同时能实现骨的增强与增韧。设计HA复合材料以弥补单一HA力学性能的不足。从仿生学角度提出HA的研究趋势：合成具有类似于自然骨精细结构的仿生学骨组织材料，实现HA生物陶瓷材料与有机体力学相容性和生物相容性尽可能理想地匹配。 关键词：羟基磷灰石；形貌调控；复合材料；生物相容性；综述 中图分类号：O611；TQ31.2 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)06–1145–06 RESEARCH TREND AND PROSPECT OF HYDROXYAPATITE BIOCERAMIC MATERIALS SUN Yanrong1，F AN Tao1，HUANG Yong2，MA Liguo1，LIU Feng1 (1. Department of Materials Engineering, North China Institute of Aerospace Engineering, Langfang 065000, Hebei; 2. State Key Laboratory of New Ceramic and Fine Processing, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: A review of progress in hydroxyapatite (HA) bioceramic materials is presented in this paper. The functional performance of HA can be optimized through tailoring its morphology. Porous HA ceramics prepared by various methods have strong abilities to in-tensify the osteoconduction and osteoinduction, and to improve the strength and toughness. HA composite materials can counteract the weaknesses of mechanical property of pure HA. The research trend of HA is discussed in terms of bionics. It is shown that synthe-sizing bionic bone materials with fine structure similar to natural bone can maximize the mechanical compatibility and biocompatibility between HA bioceramic materials and organisms. Key words: hydroxyapatite; morphology tailoring; composite; biocompatibility; review 近30年来，接近天然骨成分的生物陶瓷材料的研究极其活跃，羟基磷灰石{hydroxyapatite，HA或HAP，分子式为[Ca10(PO4)6(OH)2]}是最具代表性和应用最多的生物活性陶瓷。[1] HA是骨无机相的主要成分，约占干骨组织的45%，用作骨移植材料时，具有良好的生物相容性和骨传导性，用作骨组织时，具有极好的化学和生物亲合性，[2]因此可以广泛应用于生物硬组织的修复、替换及增进其功能的材料。[3–4]虽然HA生物材料的生物活性好，但作为一种典型的脆性材料，因其断裂韧性差以及抗弯强度低等缺点，使其的应用受到较多限制，仅限于应用在非承载的小型种植体，如：人工齿骨、耳骨及充填骨缺损等。 不同结晶形貌的HA晶体具有不同的表面特性和生物活性，并且对HA生物陶瓷材料的性能有着不同的影响；因此，在HA合成方面，人们已经不满足于通过各种合成方法得到HA粉体，而是希望通过对HA形貌的调控，进而达到优化HA生物陶瓷使用性能的目的，所以HA形貌的可控化研究越来越受到人们重视。[5]与此同时，旨在强化骨传导性和诱导成骨，[6]多孔HA生物陶瓷的研究和开发也受到人们广泛关注。为了弥补单一HA材料力学性能的不足，更好地满足医学使用要求，HA复合材料的研发也成为HA生物陶瓷研究的热点之一。 本文综述HA形貌的可控化、HA陶瓷的多孔化及HA材料设计复合化的研究进展，对今后制备 收稿日期：2009–09–21。修改稿收到日期：2010–01–12。 基金项目：清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室开放课题(KF09011)及北华航天工业学院科研基金(KY–2009–01–B) 资助项目。 第一作者：孙艳荣(1973—)，女，博士，副教授。Received date:2009–09–21. Approved date: 2010–01–12. First author: SUN Yanrong (1973–), female, Doctor, associate professor. E-mail: sunyanrong@https://www.wendangku.net/doc/b17196146.html, 第38卷第6期2010年6月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 38，No. 6 J u n e，2010
海洋生物多样性
课程设计（论文） （08. 09 届本科） 题目：海洋生物多样性 组长：刘欢（0922125） 成员：龚昌顺（0922124）王佳骅（0821201）王怡佶（0821220）主讲者：龚昌顺 2010年12 月29 日
海洋生物多样性 摘要：生物多样性是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物) 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。海洋生物多样性其实远比陆地上的来的更为丰富珍贵，而气候变化是引起生物多样性变化的重要因素。海洋生物多样性及全球之渔产量早已在迅速衰退，各大洋早在十几年前起即每况愈下，在我国，近年来随着沿海地区经济建设的不断发展，资源开发与环境保护之间的矛盾日益凸显，海洋及海岸带地区受到的压力不断加深。我国对海洋生物多样性保护相当重视,近年来，一系列与海洋生物多样性保护和恢复相关的重大项目纷纷付诸实施。 一、海洋生物多样性的重要性 海洋是生命的诞生和孕育之地，它不但占了地球表面71%面积，生物栖地体积的99%，同时更在人类文明的演进中扮演着重要的角色。她不但提供人类食物、交通运输，也同时主宰着地球的气候变化、物质循环及整个生态系正常的运作，如果海洋受到污染破坏，陆地上的生命也就会跟着灭亡。但不幸地因为人类为陆生动物，不认识、不关心海洋，对海洋生物的了解约只有陆地生物的1/7，且不认为海洋生物(小型) 为野生动物需要保护。所以「海」一直被误认为有广大的涵容能力，可倾倒废弃物。且资源丰富，可以予取予求，因而肆意破坏，巧取豪夺。有关海洋保育的研究更是远远落后陆地达20-40年之久。 从生物多样性的观点来看，也很少人了解海洋生物多样性其实远比陆地上的来的更为丰富珍贵。如目前所发现的34个动物门中，海洋其实就占了33个门，而且其中有15个门的动物只能生活在海洋的环境，包括约卅年前才在深海热泉所发现的须腕动物(Pogonophora)，和这几年才在龙虾触须上找到的环口动物(Cycliophora)。相反的，34个动物门里只有13个门可以栖居陆地，而其中只有一个有爪动物门是只分布在陆地上。这个悬殊的比例显示其实海洋才是保存了地球上绝大部份生物多样性的地方。它所能提供人类未来探索学习的机会，和利用这些多样性的潜力，要远比陆地上的生物多样性来的更大。这是因为血缘关系愈远的生物，它们彼此间基因的歧异度和生物的特性差异就会更大的缘故。最近随着深海采样工具的不断进步和一些最新的探勘报告，科学家已预测在大陆棚的海底或更深的海域所孕育的物种可能高达百万种之多，这不禁令人想起前人所云：人类对「内太空」的了解恐怕还不如「外层空间」来的多。 这些经长期演化而来，丰富多样化的海洋生物不但提供人类食物、医药与休憩等多功能的需求，也藉由保护海岸、分解废弃物、调节气候、提供新鲜空气等等，成为地球上最大的生命维生系统。这些多样性极高的海洋生物大多分布在俗称「海中热带雨林」的珊瑚礁或是红树林、陆棚、海草床及河口等沿岸地带，而这狭窄的沿岸地区，却又最容易受到人为活动的干扰与破坏。据估计到2020年人类对沿岸及海洋环境之需求，包括再生性资源、废弃物处理，生活空间及农工业之发展等更会达到目前的两倍。因此维护海洋生态已是目前各国皆有的共识。为了积极拯救「海洋」—人类共同的资产不再恶化，为了地球生态能够永续生存，以及人类更繁荣的未来，国际间纷纷提出许多相关的宣言、条约及行动。譬如1992年的「里约宣言」及「二十一世纪议程—永续发展行动
羟基磷灰石(HA)陶瓷生产实验..
羟基磷灰石(HA)陶瓷生产实验 1.实验目的 1.1初步训练方案设计、实验、生产、检验等的能力; 1.2培养查阅文献、市场调研、搜集和整理资料、设计、项目管理、科学实验、生产制造、分析问题和解决问题、发表见解的初步能力; 1.3掌握羟基磷灰石的基本性质、功能和用途，以及几种制备羟基磷灰石的原理和方法； 1.4实践利用湿化学法中的沉淀法制备羟基磷灰石粉体； 1.5熟悉和掌握相关仪器设备的使用。 2.实验原理 羟基磷灰石[Hydroxyapatite，HA；分子式：Ca10(PO4)6(OH)2]的化学组成和结晶结构类似于人骨骼系统中的磷灰石，优良的生物活性和生物相容性是其最大的优点，人体骨细胞可以在羟基磷灰石上直接形成化学结合，在普通合成的生物材料中添加少量纳米羟基磷灰石可显著改善材料对成骨细胞的粘附和增殖能力，促进新骨形成，因此适宜于做骨替代物。羟基磷灰石的钙磷摩尔比为1.67，和天然骨相近。 目前生产羟基磷灰石的方法主要分为湿法合成和干法合成，其中湿法包括溶胶-凝胶法、沉淀法和水热法三种[3,4,5]。 2.1溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是近些年来才发展起来的新方法，已经引起了广泛
的关注。找到合适的、能够合成最终的羟基磷灰石的溶胶一凝胶体系是其合成的关键。其原理是：将醇盐溶解在选定的有机溶剂中，在其中加蒸馏水使醇盐发生水解、聚合反应后生成溶胶，再将Ca2+溶胶缓慢滴加到(PO4)3-溶胶中，加水变为凝胶，凝胶经老化、洗涤、真空状态下低温干燥，得到干凝胶，再将干凝胶高温煅烧．就得到羟基磷灰石的纳米粉体。该方法的优点为：合成及烧结温度低、可存分子水平上混合钙磷的前驱体，使溶胶具有高度的化学均匀性。缺点是化学过程比较复杂、醇盐原料价格昂贵、有机溶剂毒性大，对环境易造成污染等。 2. 2沉淀法 沉淀法是制备羟基磷灰石粉体最典型的方法。这种方法通常采用把一定浓度的磷酸氢铵和硝酸钙反应或者磷酸和氢氧化钙在一定的温度下搅拌反应生成羟基磷灰石沉淀，反应过程中使用氨水（NaOH 溶液1mol/L）调节pH值，把沉淀物高温煅烧从而得到羟基磷灰石粉体。其典型工艺：Ca(NO3)2和磷酸盐[(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4]溶液进行反应，沉淀经过滤、干燥，制成粉末颗粒。2.3.水热法 水热法其特点是在特制的密闭的反应器（高压釜）内，水溶液为反应介质。在高温高压环境中，不受沸点的限制，可以使介质的温度上升到200-400℃，使原来难溶或不溶的物质溶解并重新结品的方法。这种方法通常采用磷酸氢钙等为原料的水溶液体系。在高压釜中制备HA粉体。其典型的工艺为：以CaCl2[或Ca(NO3)2]和NH4H2PO4
纳米羟基磷灰石及其复合生物材料的特征及应用_李瑞琦
中国组织工程研究与临床康复 第 12 卷 第 19 期 2008–05–06 出版
Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research May 6, 2008 Vol.12, No.19
学术探讨
纳米羟基磷灰石及其复合生物材料的特征及应用★
李瑞琦，张国平，任立中, 沙子义，高宏阳，董 威, 赵 峰，王 伟
Characteristics and application of nano-hydroxyapatite and its composite biomaterials
Li Rui-qi, Zhang Guo-ping, Ren Li-zhong, Sha Zi-yi, Gao Hong-yang, Dong Wei, Zhao Feng, Wang Wei Abstract: Pubmed database and China Journal Full-text Database were both retrieved to screen out the articles, which
summarize and review the advanced progress of nano-hydroxyapatite (nHA) and its composite biomaterials. The nHA biomaterials are compounded with secondary phase or multiphase materials, contributing towards favourable histological reaction, together with satisfactory intensity and rigidity. Furthermore, the biomaterials may produce the scaffold of tissue regeneration. The nHA composite biomaterials are divided into nHA/natural polymer composites and nHA/artificial polymer composites. The former consists of nHA compounded with collagen, bone morphogenetic protein and polysaccharide materials, while the latter comprises the composites of nHA/polyamide, polyester or polyvinyl alcohol. Although the biocompatibility and bioactivity of nHA composites have been ensured, it is still a problem of tissue engineering materials that how to match the degradation velocity of composite biomaterials with bone growth speed. Li RQ, Zhang GP, Ren LZ, Sha ZY, Gao HY, Dong W, Zhao F, Wang W.Characteristics and application of nano-hydroxyapatite and its composite biomaterials.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(19):3747-3750 [https://www.wendangku.net/doc/b17196146.html,/zglckf/ejournal/upfiles/08-19/19k-3747(ps).pdf]
Department of Orthopaedics, First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050031, Hebei Province, China Li Rui-qi ★ , Studying for master's degree, Associate chief physician, Department of Orthopaedics, First Hospital of Hebei Medical University, Shijiazhuang 050031, Hebei Province, China li_ruiqi2008@126. com Received:2008-04-24 Accepted:2008-05-04
摘要：检索 Pubmed 数据库和中国期刊全文数据库文献，对应用较为广泛的纳米羟基磷灰石及其复合生物材料研究进展
加以总结。纳米羟基磷灰石复合生物材料是在纳米羟基磷灰石中加入第二相或多相材料，以获得有利的组织学反应、满 意的强度和刚性，并为组织再生合成支架材料。纳米羟基磷灰石复合生物材料大致分为纳米羟基磷灰石 /天然高分子复合 材料和纳米羟基磷灰石 /人工高分子复合材料 2 类。前者包括纳米羟基磷灰石与胶原、骨形态发生蛋白、多糖类材料复合 而成的生物材料，并各具特点。后者是由纳米羟基磷灰石与聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇等多种人工高分子生物材料复合而 成。在保证复合材料良好生物相容性和活性的前提下，如何使复合生物材料的降解速率与骨生长速度相匹配是组织工程 材料研究中有待解决的一个主要问题。 关键词：生物材料；羟基磷灰石类；纳米技术；复合体；综述文献 李瑞琦，张国平，任立中 , 沙子义，高宏阳，董威 , 赵峰，王伟.纳米羟基磷灰石及其复合生物材料的特征及应用[J].中国组 织工程研究与临床康复，2008，12(19):3747-3750 [https://www.wendangku.net/doc/b17196146.html,/zglckf/ejournal/upfiles/08-19/19k-3747(ps).pdf]
加，提高了粒子的活性，从而有利于组织的结 0 引言 羟基磷灰石因其化学成分和晶体结构与 人体骨骼组织的主要无机矿物成分基本相同， 引入人体后不会产生排异反应，故其作为骨修 复替代材料在国内外的临床应用历史已有几 十年。并已被动物实验及临床研究证实具有无 毒、无刺激性、良好的生物活性、良好的生物 相容性和骨传导性、较高的机械强度及化学性 质稳定等特点，是较好的生物材料[1]。但因羟 基磷灰石的颗粒和脆性较大、缺乏可塑性、体 内降解缓慢、生物力学强度和抗疲劳破坏强度 较低，难于被机体完全替代、利用，使其临床 应用受到限制。近年来，随着纳米知识与技术 的不断发展，人们发现人体骨骼中的羟基磷灰 石主要是纳米级针状单晶体结构 。纳米级的 羟基磷灰石与人体内组织成分更为相似，具有 更好的生物学性能。根据“纳米效应”理论， 单位质量的纳米粒子表面积明显大于微米级 粒子，使得处于粒子表面的原子数目明显增
ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R CODEN: ZLKHAH
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合[3]。基于此，纳米羟基磷灰石及其复合生物材 料成为当今研究的重心和热点。 1 问题的提出：
问题1：什么是纳米羟基磷灰石复合生物材料？ 问题2：纳米羟基磷灰石复合生物材料的分类？ 问题3：纳米羟基磷灰石选择天然高分子材料进行复 合的原因，复合生物材料的特点及用途如何？ 问题4：纳米羟基磷灰石选择人工高分子材料进行复 合的原因，复合生物材料的特点及用途如何？
河 北医 科大学 第 一医院骨科 河 北省石家庄市 050031 李 瑞琦 ★，男 ， 1966 年生，山西 省岚县人，汉族， 1990 年山西医科 大学毕业， 在读硕 士，副主任医师， 主 要从 事骨与 软 骨 缺损 的修复 研 究。 li_ruiqi2008@ https://www.wendangku.net/doc/b17196146.html,
中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:1673-8225 (2008)19-03747-04 收稿日期：2008-04-24 修回日期：2008-05-04 (54200804240026/J·Y)
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问题的解决
问题1：纳米羟基磷灰石复合生物材料的定义
纳米羟基磷灰石复合生物材料主要是指在 纳米羟基磷灰石中加入第二相或多相材料， 从而 获得有利的组织学反应、满意的强度和刚性，并 为组织再生合成支架材料[4]。羟基磷灰石以纳米 级纤维填充于有机基质， 有机基质为骨修复材料
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