制备条件影响碳酸羟基磷灰石晶格的计算分析

在碳酸羟基磷灰石(CHA)结构分析中,对A型取代(CO₃^2-取代OH^-)和B型取代(CO₃^2-取代PO₄^3-)2种取代的稳定性仍存有争议。为了研究碳酸取代的可能位置和2种取代稳定性,本文利用计算机辅助手段详细研究了不同反应顺序和不同反应试剂对碳酸羟基磷灰石晶体结构的影响。本实验分别采用含Na和不含Na 2种不同的反应试剂,分别在HA生成过程中和HA生成以后加入CO₃^2-,通过离子共沉淀法制备了4种碳酸羟基磷灰石。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)对他们的结构和基团进行了表征,并用Jade 6.5, Materials Studio 4.0以及Origin 7.0进行了精修、计算和拟合。结果表明,无论工艺过程如何变化,均主要生成晶体能量较低、晶格结构稳定的B型取代碳酸羟基磷灰石;与普通磷灰石相比,由于存在晶格畸变,因此碳酸取代磷灰石的结晶度下降;碳酸根在反应溶液中的浓度影响CHA的晶格畸变程度,较高游离碳酸浓度引起的晶格畸变大;Na⁺的引入,可以降低碳酸羟基磷灰石中的晶格畸变,从而提高结晶度;含Na的B型取代主要是取代Ca(Ⅱ)位置的Ca离子。IR分析结果表明四种碳酸羟基磷灰石中的CO₃^2-均以B型取代为主,通过对870 cm^-1附近峰的拟合,计算出材料中A型取代和B型取代的比值。     

钛材表面疏水图案化对成骨细胞生长的影响

本文通过共沉淀法合成纳米羟基磷灰石,然后采用电泳沉积法在钛材表面沉积羟基磷灰石涂层,并通过氟硅烷浸泡法构建疏水化图案,对制得的样品采用透射电镜、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱仪、接触角测量仪进行表征,并与成骨细胞共培养,采用MTT、ALP法检测疏水图案对成骨细胞生长的影响。结果表明,本实验成功在钛材表面构建了疏水图案,且这种图案对成骨细胞生长有一定的抑制作用,通过构建不同的疏水图案,可以达到调控成骨细胞生长方向的作用。     

不同条件下合成的纳米羟基磷灰石晶体的性能研究

用磷酸钠和硝酸钙为原料,在8种不同条件下制备了纳米羟基磷灰石(n-HA)晶体,研究了不同条件下制备的n-HA晶体的形态、组成、Ca/P摩尔比和结晶度。运用透射电镜((TEM)、红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)分析和表征了不同条件下得到的纳米羟基磷石灰晶体的形貌、组成和结晶度。用化学方法分析了纳米羟基磷灰石晶体的Ca/P摩尔比。结果表明,不同条件下合成的纳米磷灰石晶体均为含有HPO42-和CO32-的弱结晶结构,与自然骨磷灰石类似。     

多孔纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇复合水凝胶的表征

本文通过采用溶盐致孔法,制备了多孔纳米羟基磷灰石／聚乙烯醇复合水凝胶材料。用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜和图像分析对材料进行了表征。结果表明纳米羟基磷灰石与聚乙烯醇之间有一定键合,并且多孔纳米羟基磷灰石／聚乙烯醇复合水凝胶中大孔呈均匀分布且相互贯通,复合水凝胶的含水率在80％左右。该种多孔复合水凝胶是可用于人工角膜支架,是一种很有开发前景的生物医用材料。     

香草醛交联壳聚糖载药微球的性能及其成球机理分析

以壳聚糖溶液为水相、液体石蜡为油相形成油包水型乳液, 以香草醛为交联剂, 采用乳化交联法制得壳聚糖微球. 结合IR光谱和XRD测试, 分析了壳聚糖交联固化成球的机理: 壳聚糖和香草醛之间所发生的Schiff碱反应和氢键的形成以及缩醛化反应, 以此为基础共同形成交联结构从而使壳聚糖交联固化成球. 探讨了交联后壳聚糖微球结晶度降低的原因: 壳聚糖固化时分子链未充分进行有序的结晶排列, 交联后的壳聚糖结构较复杂, 从而破坏了原壳聚糖分子的规整性. 选用盐酸小檗碱为模型药物, 制备了香草醛交联的壳聚糖载药微球, SEM结果显示, 载药微球表面致密且球形度好, 微球粒径在5-15 μm之间. 此外, 采用分光光度计对载药微球的载药率、药物包封率和药物体外释放性质进行了测试和分析, 结果表明载药微球缓释效果明显.     

二氧化钛纳米管储氢能力的分子动力学研究

二氧化钛纳米管是一种有前景的储氢材料,因此,在本文中通过卷曲锐钛矿单分子层,获得锯齿型(Zig-zag)和手性型(Chiral)二氧化钛纳米管结构。并采用分子动力学方法(Molecular dynamics)研究了氢分子分别在锯齿型和手性型二氧化钛纳米管和碳纳米管中的分布情况,并计算其储氢能力。结果表明,与碳纳米管一样,锯齿型和手性型二氧化钛纳米管存在管间储氢和管内储氢情况,并且氢分子在管间和管内的分布与二氧化钛纳米管内、外两侧的氧原子相关。Lennard-Jones势能模型表明:氢分子向纳米管内部和管间隙处的低能处聚集,形成氢分子环结构。储氢量计算结果表明,虽然锯齿型和手性型二氧化钛纳米管储存的氢分子数目较多,但由于系统重量较大,储氢量较低,低于美国能源部6%的商业标准,不能满足实际需要,而碳纳米管储氢量接近这一标准。