基于墨鱼骨生物功能材料的制备及潜在应用

《基于墨鱼骨生物功能材料的制备及潜在应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要本文首先表征了墨鱼骨的分级结构和力学性质，并探讨其结构与生物功能之间的适应关系；然后利用墨鱼骨的有机质部分(去矿化处理后得到的有机膜)作载体吸附金纳米颗粒(Goldnanoparticles，GNPs)制备了金-有机复合膜生物传感器，并将其应用于过氧化氢和葡萄糖浓度的检测；最后利用墨鱼骨的无机质部分，将其水热处理转化为羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)，用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(xRD)对改性前后样品进行形貌观察与定性表征，结果表明水热

2、转化后的HA不仅保持了墨鱼骨的天然多孔结构，还组装了新的微结构，具有一定的潜在应用前景。具体工作内容如下：1．墨鱼骨天然结构的表征和生物功能分析：采用SEM和光学显微镜对天然墨鱼骨的微结构进行了系统性表征，结果表明墨鱼骨是由脊背部分和多孔层状结构部分组成：脊背部分是非多孔结构，层状部分是一种三维房架式结构。为了获得墨鱼骨的多孔率，根据阿基米德基本原理推导出计算墨鱼骨多孔率的公式，该方法同时可以应用于其他类似的多孔材料的计算。对墨鱼骨去矿化处理后的有机部分的结构和形态特性进行表征，并探讨了墨鱼骨有机成

3、分和无机成分之间的密切联系。测量了墨鱼骨的抗压缩强度与弯曲强度，计算和探讨墨鱼骨结构与墨鱼骨力学性质之间的适应关系。结果表明，墨鱼骨脊背部分的结构有助于增加其硬度和抗弯折能力，房架部分的结构则可使其以最小的重量有效地抵抗外来静压力，并方便地控制海水进出，从而改变墨鱼身体的密度。2．基于墨鱼骨衍生的有机质(有机部分)的生物传感器的制备与检测应用：将墨鱼骨多孔层状结构部分去矿化处理后得到墨鱼骨有机膜(主要成分是几丁质，Chitin)，SEM表征表明该有机膜保留了墨鱼骨的多孔结构；利用有机膜很强的吸附性能

4、，将其作为载体来吸附GNPs制备了金．有机复合膜传感器，利用复合膜上GNPs的等离激元共振峰(10calizedsurfaceplasmonresonance，LSPR)和H202介导的GNPs的长大过程，建立吸收峰强度和H202浓度之间一一对应的关系，从而用于生物传感。结果表明：由于墨鱼骨有机膜的比表面积大，吸附能力强，可以吸附大量的GNPs，因此可以有效地放大光学信号强度，从而使得该传感器的灵敏度比其他基于GNPs的相关传感器高。本文制备的生物传感器对H202的最低检测浓度可以达到2．0xlO。

5、6M，并在此基础上将该传感器应用于葡萄糖检测，葡萄糖的最低检测浓度可以达到5．0×10石M。此外，随着GNPs粒径的逐渐长大，反应以后肉眼可以观察金．有机膜的颜色逐渐加深，因此该传感器有望用于可视化分析。3．墨鱼骨文石型碳酸钙(无机部分)水热改性制备羟基磷灰石及潜在应用：由于墨鱼骨是l东南大学硕士学位论文天然的多孔材料，孔径大小为几十至上百微米，有望作为组织工程骨。作者将天然墨鱼骨材料经水热反应转化为HA，用FTIR、XRD对水热转化前后的材料做定性表征证实转化后的产物是HA。利用SEM对改性前后样

6、品进行形貌观察，结果发现墨鱼骨水热转化后HA不仅保留了墨鱼骨的天然多孔结构，并且在大孔房架结构上自组装了新的微球结构，在药物缓释和骨组织工程等方面有一定的应用前景。【关键词】墨鱼骨，房架结构，金纳米颗粒，生物传感器，等离激元共振，过氧化氢，葡萄糖，水热转化，羟基磷灰石IIABSTRACTInthispaper，weinvestigatedthehierarchicalstructureofcuttlebonefirstlytounderstandhowitsstructureadaptstotheb

7、iofunctionthatthecuttlefishrequires．Wemeasuredthecrushingstrengthsandflexuralstrengthofcuttlebonelamellarmatrix,calculatedanddiscussedthedetailsunderlingthestructureandfunction．Thenwedemineralizedthecuttlebonetogetorganicmatrix,whichretainsthethree-dim

8、ensionallychamber-likestructureobservedpriortodecalcification．Takingadvantageofthes仃ongcomplexationabilityofcuttlebone-derivedmatrixsubstrates(CDMSs)withgoldnanoparicles(GNPs)，wefabricatedgold—organiccompositesforbiosensingapplicationby