氨基酸对磷酸钙相转化以及形貌的调控

摘要

生物矿化的研究表明生物体普遍采用前驱物相交的途径生成具有生物功能的矿化组织。有机分子和前驱物间的相互作用，有机物对矿物相变过程的影响以及对产物形貌的调控共同构成了当前生物矿化研究的主要内容。本论文以磷酸钙为主要研究体系，分别探索了氨基酸对二水合磷酸氢钙(DCPD)转化为羟基磷灰石(HAP)的影响以及氨基酸对DCPD晶体形貌的调控，全文由以下四章组成：
　　 第一章简要介绍了磷酸钙生物矿化的背景，生物矿化的基本构架和近年来的发展，特别是前驱相相关的研究，引出我们相关的研究计划。
　　 第二章研究了氨基酸对二水合磷酸氢钙相变过程的影响。我们首先合成了尺寸较为均一的二水合磷酸氢钙，然后研究不同类型氨基酸对DCPD向HAP转化过程的影响。发现只有酸性的氨基酸即天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)可以促进相交过程的进行，而在对照实验和其它类型的氨基酸存在下并没有发生相变。通过接触角和恒组份测试，我们分别在热力学和动力学上解释了酸性氨基酸促进磷酸钙矿物相转化的原因。
　　 第三章研究了在DCPD生长过程中，不同类型的氨基酸对DCPD形貌的调控作用。我们发现半胱氨酸(Cys)、天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)的影响最大，丝氨酸(Ser)次之，而甘氨酸(Gly)和丙氨酸(Ala)影响最小。通过高效液相色谱(HPLC)研究了不同氨基酸在DCPD上的吸附量，证实了具有特定结构的氨基酸才能通过和磷酸钙体系的有效吸附实现晶体形貌的调控。
　　 第四章总结与展望，提出在今后的研究中需要解决的问题。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 生物矿化简介

1.2 生物矿化基本原理

1.2.1 结晶成核过程中的热力学

1.2.2 晶体生长过程动力学

1.2.3 生物矿化的调控方法

1.3 界面能量

1.4 生物矿化中的前驱相和相转化

1.4.1 碳酸钙体系

1.4.2 磷酸钙体系

1.5 选题背景和依据

参考文献

第二章 氨基酸对DCPD相交的影响

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂

2.2.2 制备DCPD晶体

2.2.3 实验过程

2.3 表征和测试

2.4 结果和讨论

2.4.1 DCPD的制备和表征

2.4.2 氨基酸促进DCPD相转化行为

2.5 本章小结

参考文献

第三章 氨基酸对DCPD形貌的调控

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂

3.2.2 制备DCPD晶体

3.2.3 实验过程

3.3 表征和测试

3.4 结果和讨论

3.5 本章小结

参考文献

第四章 总结与展望

攻读硕士期间发表论文