《模板調控摻雜磷灰石納米晶的結構演變與生物學評價》是依託華中科技大學，由馬軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：模板調控摻雜磷灰石納米晶的結構演變與生物學評價
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬軍
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
模仿天然骨成分和結構製備理想的骨植入材料是骨修復的一個重要策略。本項目擬使用膠原和絲素作為模板，仿生製備摻雜納米晶磷灰石複合物，結合結構分析和理論計算研究其中羥基磷灰石納米晶體的結構演變，通過細胞實驗研究摻雜納米晶磷灰石與蛋白複合物的生物相容性和組成、結構之間的關係。主要研究內容包括：（1）製備鋅、鍶、矽、硒等摻雜的羥基磷灰石納米晶，研究試驗參數與晶體結構的關係，摻雜離子與蛋白模板的作用；（2）基於第一性原理，使用NWchem軟體中的平面波態密度模組，計算羥基磷灰石晶體與摻雜離子的作用機制，分析摻雜離子進入晶格後引起的能量和結構的變化；使用分子動力學過程模擬蛋白與離子的作用成核過程以及晶體表面與離子的作用過程。其創新點在於：研究蛋白模板與摻雜離子的共同作用下，調控生長納米晶羥基磷灰石，這個過程模擬了體內骨形成的過程，為進一步研究生物礦化過程提供了支持。
結題摘要
模仿天然骨成分和結構製備理想的骨植入材料是骨修復的一個重要策略。本項目使用膠原和絲素蛋白作為模板，仿生製備摻雜納米晶磷灰石複合材料，結合結構分析和理論計算研究其中羥基磷灰石納米晶體的結構演變，通過細胞實驗研究摻雜納米晶磷灰石複合材料的生物相容性。有如下主要成果：（1）摻雜鋅離子，對膠原和絲素為模板製備的磷灰石納米晶複合材料，具有形貌和結構調節作用。在此基礎上，進一步研究了摻雜鍶、矽和硒的磷灰石納米材料。（2）將磷灰石納米材料和摻鋅磷灰石納米材料作為原料，分別使用電泳沉積和浸漬沉積的方法，在骨植入材料（不鏽鋼、鈦）表面製成生物活性塗層。（3）使用分子動力學過程模擬計算研究了膠原蛋白分子與鈣磷離子作用的過程，發現了一些磷酸鈣團簇在成核早期出現。以上研究，初步探索了蛋白模板與摻雜離子的協同作用機制，掌握了調控生長納米晶羥基磷灰石的方法，為理解骨的礦化過程，製備新型仿生骨材料提供了支持。項目預計發表3-5篇SCI論文，實際發表10篇英文論文，其中9篇SCI論文，申請中國發明專利1項。
