He【69】研究了聚丙烯酸对碳酸钙在不同程度脱 乙酰化壳聚糖表面生长的影响,研究发现高浓度的聚丙烯酸对于六方球文石结构碳酸钙 晶体在壳聚糖表面的固定化有显著作用,在低浓度的聚丙烯酸环境中,碳酸钙在8%脱 乙酰化的壳聚糖表面仍然主要生长为六方球文石结构,这主要是由于小m2的强成核作 用;碳酸钙在80%脱乙酰化的壳聚糖表面则主要生长为普通的文石结构。乃mg等【,叫 以壳聚糖薄膜为模板,在过饱和的碳酸氢钙溶液中实现了碳酸钙晶体的的异相成核和生 长,形成的材料证明为具有微晶体结构的方解石,同时研究结果还表明,适当的添加剂 和适宜的温度能促进碳酸钙晶体的异相成核和生长。 第一章文献综述 1.3.3 CS/磷酸钙复合生物材料 磷酸钙陶瓷材料与骨矿物质(骨质、牙牙釉质等)具有相似的化学组分,又由于其 具有生物相容性、化学稳定性和无毒性等优良性能,使其在骨组织修复工程领域受到广 泛关注,但其较差的力学性能限制了其在临床上的应用。于是人们把它与其他生物材料 复合,对于CS/磷酸钙类复合材料研究较爹”'721。 Yl脚等【73J用从猪骨粉末中提取的羟基磷灰石与苹果酸、壳聚糖溶液制备复合材料, 并用获得的材料修复破损的白兔胫骨,12周后能观测到新骨组织的生成,新骨与受体的 骨骼相同,表明此复合材料有很好的生物相容性,对于临床上骨组织修复有很大潜力。 V锄ka嘧觚等【74谰从金枪鱼骨中分离的到的羟基磷灰石,与功能化碳纳米管、壳聚糖制 备了一种新型的仿生复合材料,与传统的CS膦酸钙类复合材料相比,此材料的吸水性、 持水性和降解性有所下降,但其力学稳定性和交联孔隙率明显提高,MG-63细胞株在此 材料上的增值率是在单纯壳聚糖上的2倍,表明此新型材料在骨组织工程领域有更大的 应用潜力。Zll锄g等【75】在羟基磷灰石与壳聚糖的乳浊液中滴加醋酸,搅拌24h,再在.300C 下冷冻6k最后干燥脱水,获得新型复合材料。此材料有很大的表面结和孔隙率,经过 M丌细胞毒性测试和细胞粘附性测试,此材料有很好的生物相容性,能够促进细胞的 增值和发育。成骨细胞能很好的粘附于此材料上并可以再空隙之间进行转移,有利于细 胞的增值扩散。 1.3.4 CS/胶原复合材料 胶原是一类细胞外水不溶性纤维蛋白,由于其具有较低的免疫原性、良好的生物相 容性且能被特定的蛋白酶降解,被看做重要的医药材料。但由于纯胶原较高的成本,其 作为止血剂在医学领域的应用受到一定程度的限制。壳聚糖资源丰富、生产工艺简单且 成本较低,可以作为辅助的止血材料。当前,国内外均采用共混法制备胶原一壳聚糖生 物材料。 姚芳莲等【76】以壳聚糖和明胶为原料,采用乳液凝聚法制备了对药物具有缓释作用的 微球。Nagaham掣77】用壳聚糖水凝胶与明胶混合制备了壳聚糖/明胶薄膜,通过Ⅺ叉D, SEM监测分析,此薄膜均匀光滑,具有很好的生物相容性,当壳聚糖与明胶的混合比 为1:2时,在湿润环境中此薄膜表现出良好的延展性,溶胀性和热力学稳定性。Pereda 掣78】在350C,pH=7条件下制备出了壳聚糖/明胶双层薄膜,两种成分通过很强的氢键 连接,表面光滑均匀,结构致密,表现出良好的相容性,比单纯的壳聚糖薄膜有更好的 柔韧性,阻水性,并具有一定的抗菌性能。 1.3.5羟基磷灰石/聚乳酸复合材料 聚乳酸(PLA)是一类重要的生物降解聚合物,羟基磷灰石是人体骨骼的基本成分。 目前以聚乳酸为模板,羟基磷灰石为强化剂所合成的H们LA复合材料,由于其在力学 和生物学方面具有多种优良性能,被广泛应用于不同领域。 Vemeyen等【7明将HA等离子喷涂在PLA表面,厚度达50pm,促进了聚乳酸与骨组织 第一章文献综述 的结合,且HA对PLA的降解有着显著的延缓作用。陋uga等【80】将长4m150llm,直径为 2.10哪的羟基磷灰石纤维(HAF)与用二氯甲烷溶解的聚乳酸(PLA)在40MP,1800C 下进行热压烧结,制成了PI。A/HAF复合材料。此材料的弹性模数与传统的PLA材料相 比明显提高,当HAF的质量分数在20哆缸60%之间时,弹性模数可高达5.10GP,而且抗 弯强度并没有降低的表现。Talal掣引j对PL~HA复合材料薄膜对蛋白质的吸收与释放 快,达到最大吸附量仅需5miIl,是单纯PLA材料的8倍,而释放时则更慢,释放过程 可长达96h,这说明PLA中的HA是提高材料对蛋白质吸附性能和自身渗透性的关键因 性质进行了研究,发现P啪A复合薄膜与单纯的PLA材料相比吸附蛋白质的速率更 素。姜小婷等【32】采用溶剂浇铸一盐沥洗法制备了不同重量比的高孔隙率PI.A/HA复合材 料,并用SEM和ATR.n’瓜技术对其进行表征和降解研究,考察了不同PI.A/HA比例对 材料降解情况的影响。100/30和100/40的复合材料降解时间与骨生长周期相符,且其 降解半衰期均为2个月以上,适合作为骨组织工程的支架材料。 1.4论文的选题意义及主要研究内容 文献中已报道的传统的重金属脱除技术很少能达到良好的脱除效果,而且在脱除过 程中存在很多问题,如容易造成二次污染,成本太高不适合大规模投产,对应用环境要 求苛刻,应用范围小等。同样,目前用于中药中重金属脱除的材料在使用过程中也存在 很多不足,如对微量的重金属缺乏灵敏性,在脱除重金属的同时往往会改变中药药效成 分的含量和性质,应用范围较窄等等。因此,目前急待开发对环境友好、生物相容性好、 高效低廉,尤其是对微量重金属反应灵敏的绿色重金属脱除剂,以增强中药的安全性、 品位和国际竞争力,使之成为国民经济新的增长点。 基于人们对重金属毒性机理的研究,目前最具有说服力的观点是,重金属进入生物 体后与生物体内的蛋白质、酶、核酸以及骨质等成分发生相互作用,使生物大分子丧失 活性,进而影响生物体的正常生理功能。这说明蛋白质、酶、核酸和骨质等成分对微量 的重金属比较敏感,对重金属的固定作用较强。根据这一原理,本课题设计、合成一系 列的仿生材料,并将其用于重金属的脱除,并对其作用机理进行初步探讨。可以预见, 经过仿生材料处理后的中药,重金属含量将大大减少,对生物体的毒害作用将大大降低, 从某种意义上讲,仿生材料的应用真正符合绿色化学的要求。 主要研究内容如下: (1)用生物体中的无害物种为主要原料合成仿细胞壁材料、仿骨材料、含巯基材 料。 (2)考察各种仿生材料对重金属的脱除作用,研究其对重金属的脱除机理。 (3)考察各物种与中药中药效成分的相互作用,确定仿生材料的应用范围。 第二章具有脱除重金属功能的仿生材料的制备 第二章具有脱除重金属功能的仿生材料的制备 2.1仿细胞壁材料的制备 聚天冬氨酸水凝胶(一种仿蛋白或仿酶结构)已被证实是一种非常优秀的重金属离 子结合剂,可以有效的吸附多种重金属离子,如Pb2+,cd2+,H矿,c,,cu2+及MIl2+ 等。但是凝胶一个显著的缺点是具有过强的吸水性,在水溶液中容易吸水溶胀,进而导 致机械性能变差。为了提高交联聚天冬氨酸的综合性能,本课题尝试向交联聚天冬氨酸 中引入壳聚糖,制备具有生物相容性的聚天冬氨酸一壳聚糖复合材料。