论文部分内容阅读
磷酸钙是人体硬组织（骨骼和牙齿等）的主要无机组分，具有优良的生物相容性和生物可降解性，已被广泛应用于组织工程、药物输运和植入体涂层等生物医学领域。磷酸钙纳米结构材料具有高药物装载量和药物缓释性能，是优良的药物载体。本论文选择磷酸钙纳米结构材料作为研究对象，通过合理设计及制备方法的探索和创新，制备出多种磷酸钙纳米结构材料，并对所制备的磷酸钙纳米结构材料在药物输运、蛋白质吸附和重金属离子吸附等领域的应用进行了系统研究。主要研究内容如下: (1)采用生物活性分子酪蛋白为模板，通过常温湿化学法和水热法，分别制备了酪蛋白/非晶磷酸钙多孔微球和羟基磷灰石多孔微球，研究了反应条件对产物的影响并提出了反应机理;研究了酪蛋白/非晶磷酸钙多孔微球的药物装载和释放性能，实验结果表明酪蛋白/非晶磷酸钙多孔微球可以有效地装载疏水性药物(布洛芬(IBU)和紫杉醇Dtxl）和营养物质维生素B5。在pH7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)中，酪蛋白/非晶磷酸钙多孔微球能缓释布洛芬药物，IBU的药物释放曲线表明IBU的释放过程遵循扩散释放的机理。细胞实验结果表明，酪蛋白/非晶磷酸钙多孔微球具有良好的细胞相容性。 (2)采用微波辅助水热法，在嵌段聚合物聚乙二醇-聚丙交酯(mPEG-PLA)的调控作用下，使用有机含磷生物分子三磷酸腺苷二钠盐作为磷源，制备出非晶磷酸钙空心微球。该制备方法简单、快速、节能和环境友好。研究了不同反应条件对所制备产物的影响，并对其反应机理进行了探索。所制备的非晶磷酸钙多孔空心微球具有较高的表面积（232.9 m2g-1），抗癌药物紫杉醇药物的装载量高达550 mg g-1，具有pH响应的药物释放行为。在细胞毒性实验中，发现非晶磷酸钙多孔空心微球具有良好的细胞相容性，而且在装载抗肿瘤药物紫杉醇后能有效地杀伤胃癌细胞。 (3)采用大豆卵磷脂作为模板，氯化钙和三磷酸腺苷二钠盐分别作为钙源和磷源，采用微波辅助水法，制备出非晶磷酸钙多孔空心微球。在反应过程中，非晶磷酸钙多孔空心微球是通过对大豆卵磷脂的矿化而形成的。制备的非晶磷酸钙多孔空心微球具有较好的药物（紫杉醇）装载和释放性能，在药物释放过程中，药物累积释放量与释放时间的自然对数的呈线性关系，这一释放行为与非晶磷酸钙的相变、药物的脱附及其扩散等相关。另外，制备的非晶磷酸钙多孔空心微球作为新型给药系统具有pH响应的药物释放行为，并且在装载抗肿瘤药物紫杉醇后对肿瘤细胞具有较高的杀伤能力。 (4)选择有机钙源（乳酸钙和葡萄糖酸钙），结合微波辅助水热法一步合成了磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球。研究了有机钙的浓度、微波水热温度和时间对产物的物相和形貌的影响。研究了有机钙在制备过程中的作用，提出了制备磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球的反应机理，并且比较了乳酸钙和葡萄糖酸钙的区别。此外，研究了所制备的磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球的药物装载和释放性能。实验结果说明，用乳酸钙为钙源制备的蛋黄核壳结构多孔微球具有较高的牛血红蛋白/布洛芬药物载药量和缓释性能。在释放牛血红蛋白的过程中，磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球表现出pH响应的大蛋白控释行为。在细胞毒性实验中，所制备磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球具有良好的生物相容性。以葡萄糖酸钙为钙源制备的磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球也具有较高的药物载药量和缓释性能，并表现出pH响应的阿霉素药物控释行为。在细胞毒性实验中，磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球没有明显的细胞毒性，装载阿霉素后，能有效地杀伤胃癌细胞。因此，所制备的磷酸钙蛋黄核壳结构多孔微球在蛋白质/药物输运等生物医学领域具有良好的应用前景。 (5)采用β甘油磷酸钠(BGP)作为磷源，结合微波辅助水热法，成功地合成出非晶磷酸钙纳米线。研究了微波水热温度和时间、反应物浓度对产物的影响，并且提出了非晶磷酸钙纳米线的形成机理。研究了非晶磷酸钙纳米线对重金属离子的吸附性能，实验结果表明所制备的非晶磷酸钙纳米线可有效地吸附重金属离子(Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+)，具有较高的重金属离子吸附容量并对Pb2+离子具有选择性吸附性能。所以非晶磷酸钙纳米线在污水处理领域有着良好的应用前景。