含胆酸衍生物高分子原纤维的仿生矿化

• 作 者: 张栩
• 出 处: 南开大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 仿生矿化 胆酸 高分子原纤维 羟基磷灰石

仿生学是模仿自然的科学。仿生矿化一般指用有机分子作为基质在体外诱导无机结晶成核、成长的科学研究范畴。在这里有机分子用于模仿生物大分子;过饱和水溶液用于模仿生物环境。仿生矿化研究的进步对材料科学和生物医学的影响都非常重要,其中螺旋性的高分子纤维的矿化对探索仿生矿化机理有着普遍的科学意义。这是由于广泛存在于生物体系的胶原分子具有三螺旋线形的结构。用高分子模仿胶原在体内的行为是一种仿生的策略。这种策略的核心是设计一种高分子结构,使它兼备螺旋性、刚性、和诱导矿的能力。我们发现含胆酸衍生物的高分子具有螺旋性和刚性的主链。它的直径约为1.5 nm,而长度取决于分子量。纤维主链是疏水的。我们用选择性水解的方法可以移去侧基上的甲基,从而得到主链疏水而侧链亲水的两亲型高分子纤维。疏水的主链用于促进在水溶液中的自组装。那些侧链上的亲水基团则用于诱导无机矿形成。不含细胞的模拟人工体液含有类似人体细胞外体液中无机离子种类和浓度。为了在体外使生物活性材料表面上形成羟基磷灰石,这个溶液不仅可以用于评价人工材料的生物活性,而且还能在仿生的条件下在各种材料表面上形成羟基磷灰石。我们发现这种人工模拟体液内部含有直径约6纳米的羟基磷灰石晶粒。并且在60天期间内没有明显聚集。在本论文中,我们通过样品在紫外光区消光系数的变化推测高分子纳米纤维的矿化行为。用HRTEM确认了高分子纳米纤维表面上形成板状羟基磷灰石结晶,板状结晶的电子衍射图案指出羟基磷灰石是单晶,并且单晶的C轴[001]方向与高分子纤维自组装体表面垂直。作者认为这个高分子纤维与SBF仿生溶液的配合模型可以为仿生矿化提供关键的信息和数据。