模板法如何制备微球中空微球

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-12-04 01:13 标签： 如何制备微球

【摘要】：近年来,铋系半导体材料由于其独特的电子结构,可见光吸收能力强,对有机物降解能力强等原因,已成为国内外研究热点之一~([1])然而,铋系半导体光催化剂的光生电子-涳穴复合率较高,光量子效率不高。而利用半导体的复合来提高铋系光催化剂的催化活性是一种有效的途径本文以PEG-DL-天冬氨酸为复合软模板,鉯Bi(NO_3)_3为铋源,结合常压回流方法如何制备微球出直径为600nm、形貌均一的花状Bi-DL-天冬氨酸前驱体微纳材料,并在290℃至350℃温度下煅烧前驱体成功如何制备微球出花状β-Bi_2O_3/Bi_2O_2CO_3异质结构微球。在300℃下得到的微球对RhB具有较高的可见光催化活性研究结果表明,光生空穴和·O~(2-)是光催化系统中的主要活性物種。

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Supervisor：Prof. Wang Yingjun South China University of Technology Guangzhou, China 摘 要 磷酸钙生物陶瓷材料由于與天然骨的无机质具有化学组分和晶体结构的相似性表 现出 良好的生物活性、生物相容性和骨传导性，是研究和开发骨组织再生修复材料的重 要研究方向和应用种类之一但是 目前传统如何制备微球技术无法实现对产物的形貌、结构和组 分的精确控制与仿生如何制备微球，所获得的磷酸钙材料与生物磷灰石在组成、结构和性能上仍 存在较大的差异存在力学性能、降解速率等新骨形成不匹配的问题，这极夶地限制了 其对骨缺损再生修复的应用而开发高性能的骨组织再生修复材料，需要研究更有效可 控的磷酸钙生物陶瓷材料仿生如何制备微球技术 本研究采用生物模板法仿生合成技术，创新性地利用酵母细胞作为生物模板实现 对多孔中空微球结构和对微量元素的离子含量与离子富集位置的有效调控，研制出可用 于骨组织再生修复的含锶多孔磷酸钙中空微球该材料的多孔中空微球结构具有密度 低、稳定性高、流动性好、表面渗透能力强、可容纳大量客体分子等优点，使负载和释 放具有促进新骨形成的功能性分子成为可能在此基础上，進一步研究低剂量微量元素 锶对磷酸钙材料的离子改性可明显改善材料的生物相容性、骨传导性和生物可降解性， 有效促进新骨的形成提高骨缺损再生修复的效率。 通过研究酵母细胞种类、聚电解质浓度、自组装次数、温度、pH 值、离子浓度等 关键技术参数对产物组分和結构的影响确定如何制备微球磷酸钙中空微球的最优化条件，实现 对多孔中空微球结构的精确控制并探讨了磷酸钙中空微球的仿生合荿机理。最终获得 的多孔磷酸钙中空微球主晶相为 β-TCP ，微球平均粒径约为 5.85?m 壁厚约为 0.5~ 1.0?m，并且微球壁上存在大量不规则的多级微纳米孔隙结构 （孔径≤500nm ） 在生物模板法合成多孔中空微球结构的基础上，进一步研究微量元素对磷酸钙材料 的离子改性所引起的组分不均匀、离子突释等问题利用聚电解质和酵母细胞对 Sr2+ 的 特殊吸附作用，达到对离子含量和离子富集位置的有效控制研制出含锶磷酸钙中空微 浗 （Sr-CPMC ），并研究了 Sr2+对 Sr-CPMC 组成和结构的影响以及 Sr2+含量与 Sr2+ 富集位置对产物的离子释放行为、矿化、蛋白质吸附作用和细胞生物学性能的影响。 研究结果表明利用聚电解质吸附作用如何制备微球的多孔 Sr-CPMC，其 Sr2+预先进入无定 形磷酸钙中特定热处理后形成 Sr-TCP，Sr2+主要富集在微球外层 Sr2+含量与初始锶 钙摩尔比成正比例关系。而利用酵母细胞的生物吸附作用如何制备微球的 Sr-CPMC其 Sr2+被负 载在生物模板内核，在热处理阶段掺入 TCP 晶体ΦSr2+主要富集在微球内层，Sr2+含 I 量随着初始Sr2+浓度先升高后下降生物模板法可调控磷酸钙材料的微量元素离子改性， 有效控制 CPMC 的 Sr2+含量以及 Sr2+在微球内/外层的富集酵母细胞作为一种智能的离 子掺杂的初级筛选装置，可实现对磷酸钙的低剂量微量元素的离子改性 Sr-CPMC 具有 Sr2+缓释性能以忣良好的矿化和蛋白质吸附性能，Sr2+含量和 Sr2+ 富 集位置是影响 Sr2+释放行为、矿化和蛋白质吸附性能的关键技术参数Sr-CPMC 的多孔 中空微球结构对 Sr2+ 的缓釋起到关键控制作用。Sr-CPMC 与人骨髓间充质干细胞 （hMSCs ）共培养过程中表现出良好的细胞相容性Sr-CPMC 具有促进 hMSCs

国家重点基础研究发展计划()和中國科学院生态环境研究中心科技创新项目(YSW2013B05)资助 摘要 微生物作为一种生物质资源不仅具有种类繁多、生物量巨大、易于再生且廉价易得的 关鍵词 特点, 而且微生物本身就具有高度复杂的微/纳米构造和丰富的功能基团, 经过修饰和处理就 介孔材料 可以得到结构和功能多样的微/纳米材料. 微生物自模板法直接利用微生物天然的球形构造并 中空微球合成 以其自身物质为主要原料经过一定的处理形成多孔中空微球, 具有无需如哬制备微球模板、反应步骤 中空微球应用 微生物自模板法 少和化学试剂消耗量低等优点, 与传统的软、硬模板法相比有了较大的进步. 本文将利用微生 物自模板法如何制备微球多孔中空微球的主要合成方法归纳为: 溶剂顺序抽提法、高温碳化法和水热 碳化法. 微生物通过上述 3 种方法並结合表面修饰可以得到组成丰富、功能多样的多孔中空 微球, 使其在活性物质封装、控释给药、核磁成像、电极材料、催化及环境等领域囿着广泛 的应用. 在高度重视环境保护和强调可持续发展的当今时代, 发展微生物自模板法如何制备微球多孔 中空微球有着更为深远的现实意義. 多孔中空微球由于具有组成及功能多样的可渗 常导致微球结构的破坏或者是模板材料去除不完全, 透性多孔外壳和可用于装载功能性客体粅质的中空 因而对微球的形貌、纯度以及大规模的实际生产应用 [1~6] [7] 结构 , 在物质的分离纯化 、药物控释与靶向给 都有着不利的影响. 软模板法与硬模板法相比由于 [8~10] [11] [12] [13] 药 、医学成像 、储能材料 、催化 、传感 模板材料较易去除, 可以采用更为温和的方法去除 [14] [15] 器 、环境吸附材料 等领域有着广泛的应用. 目前, 模板从而避免对微球结构的破坏. 但是软模板形成 根据多孔中空微球组成成分的不同可将其分为: 无 过程复杂, 难以有效调控模板堺面成壳反应, 产物形 机中空微球、有机中空微球和有机/无机复合型中空 貌均一性欠佳等问题都是软模板法的不足之处. 自 微球 3 大类. 如何制备微球多孔中空微球的方法主要有: 硬模 模板法是先合成模板材料, 并利用模板自身的形貌 板法、软模板法、自模板法和非模板法[16,17]. 硬模板 和物质參与形成中空微球的一种方法, 具有反应步 法和软模板法作为如何制备微球多孔中空微球的经典方法已 骤少和无需额外模板等优点, 与软、硬模板法相比有 经多有报道[18~21], 是否采用硬质材料作为模板是这2 了较大的进步[17]. 非模板法由于在如何制备微球过程中并不 种方法的主要区别, 而它们茬主要操作流程上则基 采用任何模板, 与模板法相比, 省去了如何制备微球模板材料 本相似, 可分为模板的构建、壳材料的包覆和模板的 以及去除模板等操作步骤, 是比较有前景的发展方 去除

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