復(fù)合場作用下介導(dǎo)二氧化硅的仿生合成及其機(jī)制探討.pdf

1、生物礦物形成是非常復(fù)雜的過程,流體力場、電場、體內(nèi)電荷等是生物體內(nèi)礦化過程中重要的動(dòng)力學(xué)因素。在體外模擬二氧化硅的合成,該模擬環(huán)境越接近體內(nèi)環(huán)境,越有利于精密調(diào)控結(jié)構(gòu)。所以在多種力場的共同作用下,有利于實(shí)現(xiàn)對二氧化硅的調(diào)控。本論文受生物礦化機(jī)制的啟發(fā),以人工合成的多聚賴氨酸(PLL)和DNA為模板,采用電場和流體力場組成的復(fù)合場,體外仿生合成二氧化硅納米材料?？疾旄魑锢砘瘜W(xué)因素對多肽介導(dǎo)二氧化硅形貌的影響及DNA誘導(dǎo)硅化的形貌,運(yùn)用掃描

2、電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、圓二色譜(CD)、傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)以及熱重分析儀(TGA),研究了多肽復(fù)合場下誘導(dǎo)形成的硅材料形貌,并探究復(fù)合場中電場和流動(dòng)力場分別所起的作用和多肽誘導(dǎo)礦化的作用機(jī)制。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)各物理化學(xué)因素對多肽介導(dǎo)仿生合成硅形貌的影響
　　我們以PLL為模板,正硅酸乙酯(TEOS)為前驅(qū)體,在溫和的條件下復(fù)合場中體外仿生合成硅材料,并研究了反應(yīng)過程中各化學(xué)

3、因素對硅形貌的影響,如多肽的分子量、反應(yīng)體系的pH值等,并對比復(fù)合場和單一場中硅形貌的差異。結(jié)合FTIR、EDS和TGA分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物是PLL/SiO2的復(fù)合物,多肽起到模板和催化的作用。
　　(2)復(fù)合場下多肽仿生合成二氧化硅及其礦化機(jī)理研究
　　利用SEM、AFM、CD等現(xiàn)代儀器檢測手段進(jìn)行表征和分析,溶液中的多肽在復(fù)合場的作用下α-螺旋的含量增加;多肽在復(fù)合場的條件下能夠仿生合成復(fù)雜的生物形貌,如棒狀、網(wǎng)狀及單軸骨針結(jié)構(gòu)

4、。復(fù)合場中的電場主要促使多肽的二級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和固定多肽在ITO玻璃的表面。流體力場也能促使多肽的二級結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變并調(diào)控硅材料基本構(gòu)建。
　　(3)以DNA為模板仿生合成二氧化硅納米材料
　　DNA與多肽分子不同,是一個(gè)半剛性的雙螺旋分子,但溶液中的pH在4.3～11.9之間才能維持DNA雙螺旋構(gòu)象,此時(shí)帶負(fù)電的硅源(TEOS)無法與DNA多陰離子直接相互作用,需在結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的作用下才可作為模板仿生合成二氧化硅的納米纖維。結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑