导读:本文包含了矿化功能论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:Wnt,下颌骨,Fam20A,Fam20C
矿化功能论文文献综述
史一丁,陈晓艳,刘静,肖晶,刘超[1]（2019）在《Fam20C促进小鼠牙齿矿化的功能不依赖于Fam20A的表达》一文中研究指出目的:Fam20基因家族(Family with sequence similarity 20)包括叁个具有序列相似性的基因:Fam20A,Fam20B和Fam20C。其中,Fam20B失活将导致大部分蛋白多糖糖胺聚糖的缺失。FAM20C是一种在全身矿化和非矿化部位普遍表达的分泌型激酶,可以磷酸化分泌型钙结合磷蛋白。人体中Fam20C突变将导致致死性骨硬化发育不良与非致死性低磷酸血症和佝偻病。而FAM20A是一种(本文来源于《2019第九次全国口腔生物医学学术年会论文汇编》期刊2019-10-11）
陈涛[2]（2019）在《基于微生物矿化与自组装制备仿生结构功能材料及其性能研究》一文中研究指出21世纪面临的重大科学挑战是发展更强大,更坚韧(耐损伤)的结构材料,其最理想的是重量更轻,从建筑到运输再到能源,以支持战略领域的发展。通过从大自然中汲取灵感,许多研究小组试图模仿天然材料的结构,制造出具有独特性能的复合材料。贝壳(也称为珍珠母)由于其独特的砖泥结构受到研究者们的广泛关注。虽然现在已经发展出多种方法制备仿生结构材料,但大多数都是停留在制备二维仿生复合薄膜,对于叁维仿生结构块材的报道少之又少。到目前为止,这个领域在把自然的独特结构应用于工程材料和设计方面基本上是不成功的。因此,从利用大自然中独特结构的角度出发,寻求一种廉价、简单、环保的方法来实现轻质高强纳米复合材料制备是非常必要的。为了解决这些问题,本文首先通过在微生物矿化体系中添加多种聚合物模板调控碳酸钙尺寸大小和形貌,并研究其溶解和重结晶过程。然后我们利用无定型碳酸钙在壳聚糖仿生薄膜中的结晶转化来研究其机械性能增强机制。紧接着我们提出一种基于生物矿化和组装来制备叁维人工贝壳材料的新策略,并成功制备了叁维人工贝壳。最后,我们还利用双向冷冻技术制备了仿生层状结构的碳气凝胶,并将其应用在机电传感、能量储存和油水分离等方面。取得的具体研究成果归纳如下:(1)蚕丝蛋白/镁离子(SF/Mg~(2+))作为可溶性添加剂用于诱导和调节微生物矿化系统中碳酸钙(CaCO_3)的矿化,在碳酸钙矿化过程中微生物本身充当成核位点。在这里,我们对SF和Mg~(2+)在微生物矿化体系中对CaCO_3结晶矿化的作用提供了一种新的实验见解。CaCO_3聚集体的结晶过程和形态受SF分子的自组装和Mg~(2+)抑制成核速率的影响。这种组合通过聚集/组装行为和结晶动力学促进了方解石晶体的新型棒状超结构的生长。此外,分别在Mg~(2+)和SF存在下获得具有棱柱形和半球形的上层结构CaCO_3晶体。此外,通过调节结晶条件(矿化时间和添加剂的量),可以获得具有明确形态和多晶型的CaCO_3晶体。本研究为了解CaCO_3的天然矿化过程提供了一些启示。(2)通过简单的蒸发诱导组装,制备了具有完整Mg-ACC含量范围(0-100 wt%)的无定形碳酸钙/壳聚糖(ACC/CS)纳米复合材料。系统地研究了Mg-ACC含量对纳米复合材料的结构和机械性能的影响,并且与普通碳酸钙/壳聚糖复合材料相比,在Mg-ACC含量为80 wt%时表现出优异的机械性能。通过增加Mg-ACC的含量进一步改善纳米复合材料薄膜的机械性能,并且在Mg-ACC含量为80 wt%时达到最大值。80%ACC-CS纳米复合薄膜的杨氏模量和强度分别达到31.96 GPa和121.67 MPa,是纯CS薄膜的5.1倍和2.3倍。当Mg-ACC含量高于80 wt%时,通过Mg-ACC晶体转变将平滑结构转变为类晶体,这降低了机械性能。此外,所制备的ACC-CS纳米复合材料膜显示出疏水性和高生物相容性,以促进Cell-293T的生长。此外,我们还提出Mg-ACC在CS基质中分散的理论模型,可以更好地解释纳米复合薄膜力学性能的改善。这些结果为开发具有高纳米填料负载的高性能仿生纳米复合材料提供了全面的理解。(3)我们展示了一种基于组装和生物矿化的新策略制备具有分层“砖泥”(BM)结构的大尺度人造珍珠母材料。大块人造珍珠母材料的自下而上组装过程分为制备类珍珠母状壳聚糖(CS)薄膜,在CS基质表面上进行原位生物矿化和热压。其中,讨论了CS基质上的生物矿化。在微生物矿化体系中,在SF/Mg~(2+)的协同调控下,获得了一种新型的花簇状CaCO_3晶体。详细分析了CaCO_3薄膜在CS薄膜上的形成过程(溶解和再结晶)。所获得的人造珍珠母材料具有令人印象深刻的机械性能,这证实了分层“BM”结构的作用。这种自底向上的新策略(生物矿化-组装)由于通用性强,易于推广到其他材料系统,为大规模生产高性能仿生结构功能材料开辟了一条有效途径。(4)具有仿生结构的碳气凝胶具有优异的物理化学性质,并在广泛的领域中具有巨大的潜在应用。利用可再生资源作为碳前体提供了一种低成本和可扩展的方法来制造具有超轻重量,超弹性和高导电性等有趣特性的仿生碳气凝胶。受天然水竹芋特有的分层矿物桥结构的启发,我们利用魔芋葡甘聚糖和氧化石墨烯作为碳前驱体,通过冷冻浇铸,冷冻干燥和碳化叁步法制备了一种超轻、超弹性、高导电性的碳气凝胶(KGCA)。独特的矿物桥接层状结构不仅赋予碳气凝胶超低密度4.2 mg/cm~3,而且还具有高导电率(12.9 S/m)和高吸油能力(360 g/g)。此外,碳气凝胶还具有80%最大应变的超弹性,并且在1000次压缩循环后没有明显的改变。我们证明了该碳气凝胶在储能,传感器,吸附剂和弹性导体等方面具有潜在的应用价值。针对当前仿贝壳珍珠层结构材料存在制备工艺复杂、有序微纳结构控制难以及不能实现宏观尺度和规模化制备等问题。基于微生物诱导碳酸钙矿化和仿生微纳结构材料构筑的研究基础,受自然界珍珠层启发,结合不同维度的组装过程,将组装和生物矿化技术相结合,提出构建微纳层状框架-碳酸盐矿化菌体系,开展微/纳框架结构中微生物诱导碳酸钙矿化研究,以期实现有机、无机组分的复合和多级结构的构造,在温和条件下制备宏观尺寸的类贝壳珍珠层仿生复合结构材料。(本文来源于《西南科技大学》期刊2019-05-01）
黄琪,Franklin,R.Tay,凌均棨,田福聪,麦穗[3]（2018）在《自酸蚀功能单体10-MDP促进牙本质混合层仿生再矿化潜能研究》一文中研究指出目的:阐明自酸蚀功能单体10-甲基丙烯酰氧癸基磷酸酯(10-MDP)对I型胶原的稳定性作用机制,证实10-MDP在牙本质混合层仿生再矿化中的作用,为提高牙本质树脂粘接耐久性提供新的实验依据。方法:运用TEM、SERD、XRD筛选表征成功构建的二维、叁维10-MDP改性胶原,通过热重分析、Micro CT灰度分析定量分析叁维10-MDP改性胶原。通过胶原耐酸性试验、胶原羟脯氨酸分析探讨10-MDP对混合层胶原纤维的稳定作用。将10-MDP改性胶原通过液相仿生矿化系统再矿化,运用TEM进行形态学观察,采用FTIR、SERD进行再矿化定性分析,运用纳米压痕实验进行机械学检验,通过胶原耐酸性试验、胶原羟脯氨酸分析进行分子生物学检验。结果:10-MDP作用于胶原纤维支架生成10-MDP-Ca盐,形成纳米迭层结构,并提高胶原支架稳定性。10-MDP改性胶原组,比对照组具备更优良纤维内胶原矿化能力。微拉伸试验结果示,10-MDP改性组粘接试样即刻抗拉强度较对照组更大。结论:10-MDP通过牙本质混合层胶原仿生再矿化途径提高牙本质粘接耐久性。(本文来源于《中华口腔医学会第十一次全国牙体牙髓病学学术大会论文汇编》期刊2018-11-06）
赵立强,徐建礼[4]（2018）在《多功能矿化器在红阳叁矿选煤厂的应用》一文中研究指出为了解决红阳叁矿选煤厂浮选系统处理能力不足的问题,根据浮选柱的工作原理,设计出一种多功能矿化器,并将其作为浮选机的上游设备,用于预先处理部分矿浆,以减轻浮选机的生产压力;同时,根据现场生产需要,对浮选系统进行技术改造。生产实践表明:多功能矿化器投入运行后,实现了浮选系统的高效运行。(本文来源于《选煤技术》期刊2018年03期）
潘彦硕[5]（2018）在《蒽在土壤中的矿化及其功能微生物研究》一文中研究指出据调查,我国农田土壤面临着较为严重的多环芳烃(PAHs)污染问题。多环芳烃结构稳定,水溶性弱,进入土壤可长期存在,威胁人体健康。因此,修复多环芳烃污染土壤是目前学界关注的热点,而微生物修复是去除土壤中多环芳烃的有效途径。蒽(Anthracene)是一种典型的多环芳烃,含有3个苯环。为进一步明确土壤中微生物对多环芳烃的矿化机制,本研究以蒽为供试多环芳烃,综合采用放射性同位素示踪技术、选择性抑制技术、高通量测序和稳定同位素探针技术,分析了高效降解真菌-血红密孔菌H1对蒽的矿化及其产物水溶性的影响,探明了土壤中真菌和细菌对蒽矿化的相对贡献,并找出了土壤中参与蒽矿化的功能微生物,从而为了解多环芳烃在土壤中的微生物矿化过程,提高多环芳烃的修复效果奠定理论基础。主要研究结果如下:(1)通过摇瓶培养实验研究了血红密孔菌H1(Pycnoporus sanguineus)对蒽的降解、矿化及其降解产物水溶性的影响。结果表明,血红密孔菌H1对蒽的降解率为83.0%,主要降解产物为蒽醌,但矿化率较低,仅为0.5%;采用不同极性洗脱液对蒽及其产物进行洗脱发现,与对照相比,极性洗脱液中放射性强度增加,而非极性洗脱液放射性强度降低,表明白腐真菌把蒽主要转化为了极性较强的中间产物。因此认为,尽管血红密孔菌H1对蒽的矿化率较低,但由于其降解产物的水溶性增强,从而有利于蒽在土壤中被土着菌继续矿化。(2)在土壤微域培养条件下,通过向土壤中加入真菌(放线菌酮,克菌丹)和细菌抑制剂(硫酸链霉素,布罗波尔),研究了土壤中细菌和真菌对蒽矿化的相对贡献及参与矿化的微生物类群。结果表明,浓度均为2 mg g~(-1)的放线菌酮和布罗波尔分别特异性的抑制了真菌和细菌的生长,这两种处理中蒽的矿化率分别为3.9%和0.1%,低于对照(20.0%),表明细菌和真菌均参与蒽的矿化;进一步对细菌PAH-RHD基因拷贝数分析发现,放线菌酮和布罗波尔处理中其拷贝数分别为2.9×10~4和0,低于对照(2.2×10~6),且分析发现PAH-RHD基因拷贝数与矿化率拟合程度较高(R~2=0.89),表明细菌在蒽矿化中起主要作用;通过高通量测序发现,与对照相比,放线菌酮和布罗波尔处理后,细菌群落在门、纲、OTU水平差异较大,并发现有9种OTUs显着降低,主要属于β变形菌纲和酸杆菌纲。因此认为,土壤中的细菌和真菌均参与了蒽的矿化,但细菌起主要作用。(3)在土壤微域培养条件下,应用稳定同位素探针技术进一步研究了农田土壤中参与蒽矿化的功能微生物。结果表明,28 d时PAH-RHD基因向CsCl重层迁移,是一个合适的取样时间点,蒽的矿化率为12.2%;对DNA超高速密度梯度离心并结合高通量测序分析发现,28 d时有5种OTUs被成功标记,在分类学上分别属于β变形菌纲(Betaproteobacteria)的贪铜菌属(Cupriavidus);α变形菌(Alphaproteobacteria)的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和红游动菌属(Rhodoplanes);δ变形菌纲(Deltaproteobacteria)的地杆菌属(Geobacter);放线菌纲(Actinobacteria)的分支杆菌属(Mycobacterium)。因此认为,土壤中参与蒽矿化的微生物具有多样性,其中至少有5种细菌可能参与农田土壤中蒽的矿化。(本文来源于《河南农业大学》期刊2018-04-01）
林天骥,邵莉,柳毅,陈建治[6]（2018）在《叁七皂苷单体对成骨细胞增殖和矿化功能的影响》一文中研究指出目的观察叁七皂苷单体(Notoginsenoside R1,NGR1)和成骨细胞之间的相关性。方法将成骨前体细胞MC3T3-E1培养于含有10%FBS(GibcoTMInvitrogen)的α-MEM培养基中,通过在各培养孔中加入不同体积质量的叁七皂苷单体来研究体外叁七皂苷单体对成骨细胞的影响,检测方法为:荧光定量法检测细胞增殖情况;比色法检测细胞成骨分化的ALP活性情况;ELISA对各组OCN含量进行检测;RT-PCR检测,将β-actin表达作为内参照依据,校准各基因的临床表达水平情况。结果同一时间点各体积质量的叁七皂苷单体均呈现开口向下的抛物线状作用趋势,即在50 mg/L时显着促进细胞增殖,随后效果下降,超过100 mg/L则抑制细胞增殖(P<0.05);体积质量在50 mg/L时叁七皂苷单体可显着促进ALP活性,随着体积质量的升高达到峰值后下降;早期叁七皂苷单体上调OCN表达并无显着差异,7 d后其上调OCN表达量呈现体积质量依赖效应递增趋势;相关基因表达方面,叁七皂苷单体在体积质量为50 mg/L时,对Runx2和OCN的基因表达均有较为明显促进作用,达到平台期后促进作用趋于稳定。结论从成骨细胞增殖数量、碱性磷酸酶活性、骨钙素表达量等方面证实了一定体积质量的叁七总皂苷单体对成骨细胞增殖的促进作用。(本文来源于《口腔医学》期刊2018年02期）
衣雪洁,张华,何毛贤[7]（2017）在《马氏珠母贝硫酸软骨素合成酶1基因的生物矿化功能》一文中研究指出为了探究硫酸软骨素合成酶1基因(Ch Sy-1)在马氏珠母贝中的生物矿化功能,进行了组织分布实验、缺刻实验以及RNA干扰试验。结果表明:1)Ch Sy-1基因在马氏珠母贝外套膜不同部位均有表达,其在外套膜边缘部分表达量最高;2)在不同发育时期,Ch Sy-1基因在极体期、2细胞期和32细胞期表达量较高:3)缺刻48 h和72 h后,Ch Sy-1基因在外套膜的表达量明显上升;4)干扰BMP2基因后,BMP2表达受抑制而Ch Sy-1的表达量上升,这与Ch Sy-1基因在BMP信号通路中与BMP呈负相关的作用机理相一致。这表明Ch Sy-1在马氏珠母贝的生物矿化中起重要作用,为阐述其在马氏珠母贝中的生物矿化功能提供了重要资料。(本文来源于《热带生物学报》期刊2017年04期）
夏阳,陈慧敏,姝颖,孙剑飞,章非敏[8]（2017）在《纳米αFe2O3对牙髓干细胞增殖、分化和矿化功能的影响》一文中研究指出目的:赤铁矿型氧化铁(αFe2O3)是最简单的铁氧化物,广泛存在于自然界中。其是室温下最稳定的铁氧化物,不易腐蚀,不会被氧化或还原,具有无毒、价格低廉、耐候性良好、抗腐蚀能力强等特点,在气体传感、催化、医药等领域应用广泛。但目前尚未有纳米αFe2O3对成骨类干细胞增殖和分化影响的研究报道。而已有大量研究围绕氧化铁的另一种(本文来源于《2017全国口腔生物医学学术年会论文汇编》期刊2017-10-13）
介怡琳[9]（2017）在《卵黄高磷蛋白调控骨矿化的功能研究》一文中研究指出近年来研究发现磷酸化蛋白质在生物矿化过程中起着重要的作用,而卵黄高磷蛋白(PV)是目前自然界中磷酸化程度最高的蛋白质之一,已有部分研究证明了卵黄高磷蛋白具有矿化调节作用,但关于它调控矿化的活性位点及具体机制还不明确。本课题以卵黄高磷蛋白调控骨矿化的功能为核心,构建了不同的体外矿化模型,发现了卵黄高磷蛋白体外促进矿化的现象并探讨了其调控矿化的机制。首先构建静电纺丝胶原蛋白膜仿生溶液矿化体系,并研究卵黄高磷蛋白在此体系中的作用及调控机制;其次采用MC3T3-E1成骨细胞模型研究卵黄高磷蛋白磷酸化程度对成骨细胞矿化功能的影响及其机制;最后构建RAW264.7破骨细胞模型,研究卵黄高磷蛋白对破骨细胞活性和功能的影响。综合叁种不同的矿化体系研究卵黄高磷蛋白的矿化功能,对其矿化机制的阐释及应用做相应的理论支撑。建立了基于十倍模拟体液和电纺胶原纤维膜的体外矿化模型。探讨了各种矿化条件对羟基磷灰石成核和生长的影响。优化了矿化方式,矿化液的量,矿化液pH值,矿化过程和矿化时间等。扫描电镜结果显示,在动态矿化模式下,于pH5.7的十倍模拟体液下矿化3小时,纳米纤维膜表面能产生结晶均匀和晶形良好的无机矿物层,该矿物质经FTIR和XRD鉴定为羟基磷灰石,该晶体在电纺胶原纤维膜表面和内部均有分布。探讨了PV和牛血清蛋白(BSA)作为非胶原蛋白质(NCPs)对电纺胶原纤维膜矿化体系的调控作用。通过SEM观察PV,BSA调控下纺丝界面上矿物的形貌,形成部位,跟踪矿化物相变及晶体形成的时间。采用EDS、XRD、XPS等分析矿化物的化学组成、晶体结构,阐明PV,BSA在纺丝界面上调控磷酸钙矿物形成的效果和机制。该体系被证明是促进骨样磷酸钙涂层形成的快速有效的方法,即通过引入PV和BSA构建了一个良好有序的仿生矿化矿化体系:矿化过程中10×SBF中PV或BSA的存在均显着促进了电纺胶原纤维矿化体系中DCPD向HA转化,且PV比BSA更加快速地促进了矿化物相变过程。PV结合或吸附在矿物上,通过静电相互作用提高微观环境下Ca2+的浓度,从而促进矿化,HPLC跟踪不同时间溶液中PV含量,结果表明在矿化物相变后期,PV复溶至矿化溶液中。探索了不同磷酸化程度的PV对MC3T3-E1细胞增殖、分化和矿化的影响以及可能的作用机制。首先制备了不同脱磷酸化程度的卵黄高磷蛋白,其脱磷率分别22.67%、45.86%、59.24%、75.13%。然后分别通过CCK-8法和碱性磷酸酶测定法分析磷酸化程度对MC3T3-E1细胞的增殖和分化的影响;使用茜素红染色表征PV磷酸化程度对成骨细胞矿化的影响;通过RT-PCR分析MC3T3-E1细胞系中BMP-2,RANKL和OPG mRNA的表达。结果表明卵黄高磷蛋白的磷酸化是促进MC3T3-E1细胞增殖、分化、矿化的关键因素。即高磷酸化程度的PV(脱磷酸化度<45%)组的增殖活力,ALP活性、矿化节点数、BMP-2 mRNA、OPG/RANKL mRNA的比值较对照组均有显着性增加(P<0.05),且呈磷酸化程度依赖性,100μg/mL PV处理组的效果最好,而最大脱磷率的PV组,效果等于或明显低于对照组。研究了不同浓度PV(0、50、100、200和500μg/mL)对RAW264.7细胞增殖、周期、凋亡的影响,发现低浓度PV对RAW264.7细胞有促进增殖和抑制其凋亡的作用,100μg/mL PV时效果最好。CCK-8法表征增殖活力,发现100μg/mL PV浓度时增殖活力高出对照组64%-76%。通过分析PV作用24h、48h后对细胞周期的影响发现,不同浓度的PV均对细胞增殖均有促进作用,与对照组相比低浓度PV(50、100、200μg/mL)处理细胞后S期细胞百分数、增殖指数PI增加值更多。凋亡结果表明,50、100、200μg/mL PV组凋亡率都显着低于空白对照组,500μg/mL时凋亡率高于空白组。另外,TRAP染色细胞分化形态学及TRAP活性方面,不同浓度的PV均可显着减少破骨细胞数量,及降低TRAP活性(P<0.05),且呈浓度依赖性,200μg/mL为最佳抑制浓度。总之,PV并非通过抑制RAW264.7细胞生长而是显着地降低TRAP的活性,进而抑制RAW264.7细胞分化成为破骨细胞。(本文来源于《华中农业大学》期刊2017-06-01）
董自亮[10]（2017）在《多功能仿生与矿化纳米材料的制备及其在癌症诊疗中的应用》一文中研究指出生物矿化(Biomineralization)是指在生物大分子的调控下生成无机矿物质的过程。由于矿化材料具有特殊的组装方式、结构以及优异的性能,通过仿生矿化来指导多功能复合型材料的合成引起了广泛的关注,并为合成新材料提供了新的思路。近年来,纳米材料在生物医学领域,特别是癌症的诊断与治疗方面得到了广泛的研究。然而,纳米材料潜在的生物毒性却阻碍了其向临床的转化。因此,开发纳米尺度的仿生与矿化材料或许能够为纳米材料在生物医药领域的应用带来新的契机。基于此,本论文设计了几种性能优异的仿生纳米材料并用于癌症诊疗一体化的研究。主要内容如下:聚多巴胺(PDA)是一种与人体黑色素具有类似结构的生物材料,在本实验中,我们将光热试剂吲哚菁绿(ICG)、化疗药物盐酸阿霉素(DOX)以及磁共振造影剂锰离子共同负载到PDA纳米颗粒表面,得到了多功能纳米复合物。通过实验发现ICG装载到PDA表面后其光热稳定性得以提高,同时DOX表现出pH响应性释放行为。基于此,我们在活体水平上实现了磁共振导航下的光热-化疗联合治疗。在第二个工作中,我们通过一步法得到了装载光敏分子Ce6(Mn)的碳酸钙纳米复合物(Ce6(Mn)@CaC03)。经磷脂双分子层修饰后,该纳米复合物表现出优异的生物相容性。装载化疗药物DOX后,利用碳酸钙对肿瘤微酸环境的快速响应性,该体系可以实现磁共振监控下的药物可控释放以及有效的光动力-化疗协同治疗效果。在上述两个工作的基础上,我们通过一步法合成了碳酸钙-聚多巴胺纳米复合物(CaC03-PDA),并以此构建了多功能的诊疗一体化平台。由于该纳米复合物对于pH具有高度的敏感性,在酸性条件下随着结构的解离,其光学吸收显着降低,致使装载的Ce6光活性得以增强。因此,基于该体系,我们不仅利用光动力治疗成功抑制了小鼠肿瘤的生长,而且有效地降低了光动力治疗时对皮肤的损害。此外,通过装载不同的造影剂,该体系同样可以用于肿瘤的多模态成像。在本硕士论文中,我们开发了几种生物相容性优异的仿生纳米材料,并研究了其在癌症诊疗中的潜能。与传统纳米材料相比,仿生纳米材料作为一种生物体内源性物质,可提供优异的生物安全性,解决了纳米材料长期毒性的问题。此外,以仿生纳米材料为载体构建的多功能癌症诊疗平台,不仅实现了肿瘤的联合治疗,也为开发新型纳米载体提供了新的策略,并具有高度的临床转化可能。(本文来源于《苏州大学》期刊2017-04-01）
矿化功能论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
21世纪面临的重大科学挑战是发展更强大,更坚韧(耐损伤)的结构材料,其最理想的是重量更轻,从建筑到运输再到能源,以支持战略领域的发展。通过从大自然中汲取灵感,许多研究小组试图模仿天然材料的结构,制造出具有独特性能的复合材料。贝壳(也称为珍珠母)由于其独特的砖泥结构受到研究者们的广泛关注。虽然现在已经发展出多种方法制备仿生结构材料,但大多数都是停留在制备二维仿生复合薄膜,对于叁维仿生结构块材的报道少之又少。到目前为止,这个领域在把自然的独特结构应用于工程材料和设计方面基本上是不成功的。因此,从利用大自然中独特结构的角度出发,寻求一种廉价、简单、环保的方法来实现轻质高强纳米复合材料制备是非常必要的。为了解决这些问题,本文首先通过在微生物矿化体系中添加多种聚合物模板调控碳酸钙尺寸大小和形貌,并研究其溶解和重结晶过程。然后我们利用无定型碳酸钙在壳聚糖仿生薄膜中的结晶转化来研究其机械性能增强机制。紧接着我们提出一种基于生物矿化和组装来制备叁维人工贝壳材料的新策略,并成功制备了叁维人工贝壳。最后,我们还利用双向冷冻技术制备了仿生层状结构的碳气凝胶,并将其应用在机电传感、能量储存和油水分离等方面。取得的具体研究成果归纳如下:(1)蚕丝蛋白/镁离子(SF/Mg~(2+))作为可溶性添加剂用于诱导和调节微生物矿化系统中碳酸钙(CaCO_3)的矿化,在碳酸钙矿化过程中微生物本身充当成核位点。在这里,我们对SF和Mg~(2+)在微生物矿化体系中对CaCO_3结晶矿化的作用提供了一种新的实验见解。CaCO_3聚集体的结晶过程和形态受SF分子的自组装和Mg~(2+)抑制成核速率的影响。这种组合通过聚集/组装行为和结晶动力学促进了方解石晶体的新型棒状超结构的生长。此外,分别在Mg~(2+)和SF存在下获得具有棱柱形和半球形的上层结构CaCO_3晶体。此外,通过调节结晶条件(矿化时间和添加剂的量),可以获得具有明确形态和多晶型的CaCO_3晶体。本研究为了解CaCO_3的天然矿化过程提供了一些启示。(2)通过简单的蒸发诱导组装,制备了具有完整Mg-ACC含量范围(0-100 wt%)的无定形碳酸钙/壳聚糖(ACC/CS)纳米复合材料。系统地研究了Mg-ACC含量对纳米复合材料的结构和机械性能的影响,并且与普通碳酸钙/壳聚糖复合材料相比,在Mg-ACC含量为80 wt%时表现出优异的机械性能。通过增加Mg-ACC的含量进一步改善纳米复合材料薄膜的机械性能,并且在Mg-ACC含量为80 wt%时达到最大值。80%ACC-CS纳米复合薄膜的杨氏模量和强度分别达到31.96 GPa和121.67 MPa,是纯CS薄膜的5.1倍和2.3倍。当Mg-ACC含量高于80 wt%时,通过Mg-ACC晶体转变将平滑结构转变为类晶体,这降低了机械性能。此外,所制备的ACC-CS纳米复合材料膜显示出疏水性和高生物相容性,以促进Cell-293T的生长。此外,我们还提出Mg-ACC在CS基质中分散的理论模型,可以更好地解释纳米复合薄膜力学性能的改善。这些结果为开发具有高纳米填料负载的高性能仿生纳米复合材料提供了全面的理解。(3)我们展示了一种基于组装和生物矿化的新策略制备具有分层“砖泥”(BM)结构的大尺度人造珍珠母材料。大块人造珍珠母材料的自下而上组装过程分为制备类珍珠母状壳聚糖(CS)薄膜,在CS基质表面上进行原位生物矿化和热压。其中,讨论了CS基质上的生物矿化。在微生物矿化体系中,在SF/Mg~(2+)的协同调控下,获得了一种新型的花簇状CaCO_3晶体。详细分析了CaCO_3薄膜在CS薄膜上的形成过程(溶解和再结晶)。所获得的人造珍珠母材料具有令人印象深刻的机械性能,这证实了分层“BM”结构的作用。这种自底向上的新策略(生物矿化-组装)由于通用性强,易于推广到其他材料系统,为大规模生产高性能仿生结构功能材料开辟了一条有效途径。(4)具有仿生结构的碳气凝胶具有优异的物理化学性质,并在广泛的领域中具有巨大的潜在应用。利用可再生资源作为碳前体提供了一种低成本和可扩展的方法来制造具有超轻重量,超弹性和高导电性等有趣特性的仿生碳气凝胶。受天然水竹芋特有的分层矿物桥结构的启发,我们利用魔芋葡甘聚糖和氧化石墨烯作为碳前驱体,通过冷冻浇铸,冷冻干燥和碳化叁步法制备了一种超轻、超弹性、高导电性的碳气凝胶(KGCA)。独特的矿物桥接层状结构不仅赋予碳气凝胶超低密度4.2 mg/cm~3,而且还具有高导电率(12.9 S/m)和高吸油能力(360 g/g)。此外,碳气凝胶还具有80%最大应变的超弹性,并且在1000次压缩循环后没有明显的改变。我们证明了该碳气凝胶在储能,传感器,吸附剂和弹性导体等方面具有潜在的应用价值。针对当前仿贝壳珍珠层结构材料存在制备工艺复杂、有序微纳结构控制难以及不能实现宏观尺度和规模化制备等问题。基于微生物诱导碳酸钙矿化和仿生微纳结构材料构筑的研究基础,受自然界珍珠层启发,结合不同维度的组装过程,将组装和生物矿化技术相结合,提出构建微纳层状框架-碳酸盐矿化菌体系,开展微/纳框架结构中微生物诱导碳酸钙矿化研究,以期实现有机、无机组分的复合和多级结构的构造,在温和条件下制备宏观尺寸的类贝壳珍珠层仿生复合结构材料。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
矿化功能论文参考文献
[1].史一丁,陈晓艳,刘静,肖晶,刘超.Fam20C促进小鼠牙齿矿化的功能不依赖于Fam20A的表达[C].2019第九次全国口腔生物医学学术年会论文汇编.2019
[2].陈涛.基于微生物矿化与自组装制备仿生结构功能材料及其性能研究[D].西南科技大学.2019
[3].黄琪,Franklin,R.Tay,凌均棨,田福聪,麦穗.自酸蚀功能单体10-MDP促进牙本质混合层仿生再矿化潜能研究[C].中华口腔医学会第十一次全国牙体牙髓病学学术大会论文汇编.2018
[4].赵立强,徐建礼.多功能矿化器在红阳叁矿选煤厂的应用[J].选煤技术.2018
[5].潘彦硕.蒽在土壤中的矿化及其功能微生物研究[D].河南农业大学.2018
[6].林天骥,邵莉,柳毅,陈建治.叁七皂苷单体对成骨细胞增殖和矿化功能的影响[J].口腔医学.2018
[7].衣雪洁,张华,何毛贤.马氏珠母贝硫酸软骨素合成酶1基因的生物矿化功能[J].热带生物学报.2017
[8].夏阳,陈慧敏,姝颖,孙剑飞,章非敏.纳米αFe2O3对牙髓干细胞增殖、分化和矿化功能的影响[C].2017全国口腔生物医学学术年会论文汇编.2017
[9].介怡琳.卵黄高磷蛋白调控骨矿化的功能研究[D].华中农业大学.2017
[10].董自亮.多功能仿生与矿化纳米材料的制备及其在癌症诊疗中的应用[D].苏州大学.2017