細胞分泌液指導(dǎo)下微納米材料的仿生合成.pdf

1、近年來，一些自然、高效的生物體系，比如：酵母菌、大腸桿菌、枯草桿菌等生命形式在仿生合成材料方面表現(xiàn)出相當(dāng)大的潛能。生物體能在溫和的條件下，對反應(yīng)進行高精度的控制，充分地利用原材料和能量而形成性能優(yōu)越的材料，同時又能避免傳統(tǒng)合成方法中存在的一些問題，如能量損耗較大、對環(huán)境產(chǎn)生負面影響、安全性比較差及生物相容性較差等。目前利用生物體合成的材料，有以生物體為模板，將合成的材料附著在其表面；有以生物體為反應(yīng)容器，在其內(nèi)部合成得到材料。我們的目標(biāo)

2、是通過培養(yǎng)生物體，利用其生命周期過程中新陳代謝出來的生物大分子調(diào)控合成出來各種微納米材料。這些材料同時結(jié)合了有機和無機成分，其潛在的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，引起了材料科學(xué)家的高度關(guān)注。更重要的是，以這些生物體的新陳代謝產(chǎn)物為基質(zhì)指導(dǎo)合成微納米材料能更好地模擬仿生合成過程，對研究仿生合成的機理有著重要的指導(dǎo)意義。
　　本研究選擇與人類關(guān)系密切，在人類日常生活中使用的歷史超過了4000年的酵母菌。將酵母菌細胞培養(yǎng)后，使用酵母菌的分泌物作為

3、基質(zhì)，得到了納米級的碳酸鈣、二氧化硅、羥基磷灰石以及碳酸鈣@二氧化硅核殼結(jié)構(gòu)材料。利用高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)，掃描電子顯微鏡(SEM)，場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)，傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜儀(FT-IR)，X射線粉末衍射儀(XRD)，熱重差熱分析儀(TG-DTA)，比表面積測試儀(BET)等手段，對合成的材料的組成、晶型以及形貌大小等做了檢測。此外，還分別研究了納米碳酸鈣作為藥物載體在細胞毒性方面的作用，納米二氧化硅、碳

4、酸鈣@二氧化硅核殼結(jié)構(gòu)材料和球狀羥基磷灰石在藥物運釋系統(tǒng)方面的應(yīng)用，以及棒狀羥基磷灰石在廢水處理中的應(yīng)用。 通過實驗所得結(jié)論如下：利用上述方法合成得到的碳酸鈣的尺寸有多種，既有粒徑在4nm左右的納米球，也有具有多級結(jié)構(gòu)粒徑在3-4μm的球狀。合成出的納米二氧化硅為無定型，粒徑在3.5nm左右。而合成的羥基磷灰石有兩種，分別為長度在27nm左右、直徑在4nm左右的棒狀和粒徑在2.9nm左右的納米球。通過測試顯示，合成的碳酸鈣@二氧化硅核殼

5、結(jié)構(gòu)材料為340nm左右的球形，其中內(nèi)核直徑約為90nm，而殼層的厚度在125nm左右。納米碳酸鈣作為藥物載體在細胞毒性試驗中，對正常細胞的抑制作用要好于純阿霉素，而對癌細胞的抑制作用在一定程度上好于純阿霉素。納米二氧化硅、碳酸鈣@二氧化硅核殼結(jié)構(gòu)材料和球狀羥基磷灰石作為藥物載體有著釋放持續(xù)、對正常細胞的傷害小等特點，在藥物運釋系統(tǒng)中有一定的應(yīng)用前景。通過棒狀羥基磷灰石對Pb2+和Cd2+離子的吸附移除試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其對Pb2+和Cd2