毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

CaCO₃作为一种常见的钙盐，大量的存在于自然界中，它可以与蛋白质等有机基质相结合在生物体系中发挥作用。目前其在生物医药、日化等领域使用非常广泛，美国食品药物管理局(FDA)认为其为安全性物质。在自然界中，蛋白质是一种重要的生物矿化模板分子。丝素蛋白是一种可溶性蛋白，处于蚕丝的外层,对丝素起到保护作用[1]。丝素蛋白由于具有很好的保水性、生物相容性和降解性等，因此在工业上被广泛应用于化妆品、生物材料领域[2-5]。近年来，各种形态的丝素蛋白制品如纤维、薄膜、海绵、非纺织布、微球、管等，均被证实了可以作为生物材料用于修复移植。越来越多的研究者认为丝素蛋白制品在组织工程中的体外细胞培养、疾病模拟以及药物释放有着可观的前景。

1课题背景

1.1功能性碳酸钙的应用

碳酸钙是一种重要的无机非金属材料，主要存在于天然矿藏及贝壳、珊瑚、珍珠等生物矿物中，在橡胶、塑料、造纸、涂料、食品等领域具有重要应用。近年来，由于碳酸钙具有优异的生物学特性，在药物缓释载体、生物传感器、骨修复材料等新兴领域逐渐得到利用。碳酸钙纳米材料及特殊结构、形貌具有特殊应用。碳酸钙含有3种无水晶型，分别是球霰石、文石和方解石，其稳定性依次递增[6]。球霰石、文石、方解石分别属于六方晶系、正交晶系、三方晶系，分别具有六角形结构、正交结构、菱形结构，通常分别组装成球形颗粒、针状颗粒、立方体颗粒[7]。由于碳酸钙形貌、 晶型对其物理和化学性质有很大影响，因此如何制备形状特殊、分布均匀和特定晶型的碳酸钙产品将成为研究的热点和难点，也是现代无机材料科学研究的一个重要方向。由于碳酸钙主要有方解石和文石两种晶型[8]，其中，处于亚稳态的文石型碳酸钙晶体在水溶液下极易转变为稳定的方解石型晶体。因此如何抑制方解石的生成，促进文石生成是目前碳酸钙晶体制备过程中急待解决的技术难题[9]。

1.2 有机质对碳酸钙的调控

目前，多种有机物质被用做调控碳酸钙等生物矿物合成的有机模板。这些有机物质按照相对分子质量和来源主要分为三类：人工合成高聚物，如聚氨基酸类[10]、PAA[11]等；低分子有机物，如 EDTA[12]、醇类[13]、氨基酸[14]等；生物大分子，如壳聚糖[15]、磷脂[16]、蛋白质[17-20]等。丝素蛋白是一种可溶性蛋白，处于蚕丝的外层。Charu Vepari[21]等人认为能够通过氨基酸侧链对丝素进行修饰，以改变其表面性能或固化细胞的成长因子。通过分子工程可改变丝素的排列结构进而赋予其特定功能，如细胞识别、矿化等，并在体外和体内的研究中，验证了丝素生物材料是具有生物相容的。Danielle N Rockwood[22]等人从家蚕中提取蚕丝制作成水凝胶，针管，海绵，复合材料，纤维，微球体和薄膜等这些生物材料可以作为组织中的脚手架直接植入人体内，也可作为一种体外疾病模型进行药物传递。

2.立题依据

近几年，用丝素蛋白调控碳酸钙晶体形貌已逐渐成为热门研究领域。丁少[23]等人以水溶性丝胶为有机模板调控碳酸钙晶体生长，探讨了丝胶质量浓度差异对晶体生长的影响作用。采用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对所制备的样品进行表征。他们的研究表明，通过控制丝胶质量浓度可调控碳酸钙的晶体生长，引起晶体形貌与尺寸的显著变化，并抑制碳酸钙特定晶面的生长。制备了刺球状碳酸钙和片层结构组装而成的类正方体碳酸钙，并对其形成机理进行了初步探讨，结果表明丝胶与无机晶体之间存在复杂的相互作用，丝胶对碳酸钙晶体的生长具有调制作用。Ma[24]等人通过一个简单的离子扩散法,发现了碳酸钙（CaCO₃）晶体在不同浓度丝素蛋白（SF）水凝胶下生长的一个有趣现象。他们的研究表面，在低浓度和高浓度丝素蛋白凝胶系统下，所得到的碳酸钙晶体是两种完全不同的方解石形态。通过对碳酸钙结晶过程的进一步探讨,他们认为丝素蛋白凝胶在晶体生长过程中起到了重要作用，为丝素蛋白浓度对碳酸钙晶体生长的影响提供了一个很好的解释。但是，迄今为止，丝素蛋白对碳酸钙晶体生长的调控机理仍无明确的定论。本文提出利用气相扩散条件下用丝素蛋白调控碳酸钙的晶体形貌，实验中我们通过改变丝素蛋白的浓度、pH值和钙离子浓度观察碳酸钙晶体形貌的变化，旨在探究功能性碳酸钙材料的仿生合成机理，为CaCO₃/丝素蛋白混合材料的广泛运用打下坚实基础。

参考文献