羟基磷灰石-热解炭表面涂层炭/炭复合材料牙种植体的研制

以炭/炭复合材料为牙种植体基体材料,选择低温热解各向同性炭涂层处理提高炭/炭复合材料的表面强度,解决炭/炭复合材料在体内容易脱落碎屑的问题;通过在低温热解各向同性炭表面再覆盖羟基磷灰石涂层来达到提高种植体生物活性的目的。     

用于电泳沉积涂层的羟基磷灰石粉体沉淀法制备

以磷酸铵和硝酸钙为反应前驱物,采用沉淀法在室温下合成纯度高并且具有良好电泳性能的羟基磷灰石粉末,通过傅里叶变换红外光谱仪、X-射线衍射仪和扫描电子显微镜对所合成的羟基磷灰石进行表征。研究结果表明:在合成过程中不断添加1:1(体积比)氨水使反应体系的 pH 值处于11附近可获得组成符合羟基磷灰石化学计量的沉淀产物,沉淀产物经过72h 陈化处理后多数颗粒的粒度为2～4μm,电泳性能良好;合成产物经800℃以上高温煅烧后能得到纯净的羟基磷灰石,在1200℃下煅烧2h 未发现羟基磷灰石分解。     

羟基磷灰石-热解炭表面涂层炭/炭复合材料牙种植体的研制

以炭/炭复合材料为牙种植体基体材料,选择低温热解各向同性炭涂层处理提高炭/炭复合材料的表面强度,解决炭/炭复合材料在体内容易脱落碎屑的问题;通过在低温热解各向同性炭表面再覆盖羟基磷灰石涂层来达到提高种植体生物活性的目的。     

模拟酸雨对羟基磷灰石稳定化土壤镉的分布、可浸出性及生物可给性的影响

通过室内土柱淋溶实验,以0.5%的质量比向镉污染土壤中添加羟基磷灰石(HAP),以不施HAP土壤为对照,考察p H 3.5、4.5和5.6的模拟酸雨对土壤镉的分布、可浸出性、生物可给性及其健康风险的影响。结果表明:酸雨淋溶显著降低了对照处理表层土壤p H,添加HAP增加了土壤对酸雨淋洗的缓冲能力,土壤p H较对照高约1个单位。对照处理酸雨p H的降低加剧了Cd在土柱内的下移,但HAP处理各土层全Cd分别较对照0~5 cm和5~10 cm土壤高出8.54~10.0、3.13~3.29 mg·kg-1。对照处理土壤在酸雨作用下可浸出性Cd含量从0~5 cm的0.17~0.23 mg·L-1增加到10~20 cm的0.61~0.68 mg·L-1,但HAP处理各土层可浸出性Cd维持在0.45~0.50 mg·L-1。总体上,对照和HAP处理土壤胃液和肠液阶段溶解态Cd含量及胃液阶段Cd的生物可给性均随酸雨p H的降低而降低。与对照相比,HAP处理土壤增加了胃液和肠液阶段溶解态Cd含量及胃液阶段Cd的生物可给性,但显著降低了肠液阶段Cd的生物可给性。对照和HAP处理土壤胃液和肠液阶段无意摄入土壤中Cd对儿童的每月允许摄入量PTMI(Provisional tolerable monthly intake)贡献率均随酸雨p H的降低而降低,且HAP处理显著高于对照。以上结果表明高强度酸雨淋溶下,HAP能够有效提高土壤对酸雨的缓冲能力,降低土壤Cd的淋失,但增加了表层土壤Cd的生物可给性及人体健康风险,需要引起特别关注。     

混合无机改良剂对酸性多重金属污染土壤的改良效应

为筛选适合于治理和修复酸性多金属污染土壤的无机混合改良剂,通过正交土壤培育实验,研究了不同剂量的石灰石、沸石和羟基磷灰石组配的混合改良剂对广东省韶关市大宝山周边的酸性多金属污染土壤的改良作用,根据其提高土壤p H和固定土壤Cu、Zn、Pb、Cd的效果,从中筛选出效果较好的6种混合改良剂配方,并以红油麦菜为供试植物进行盆栽试验。土壤培育实验显示,15种混合改良剂均显著提高了土壤p H,对土壤中Cu、Zn、Pb、Cd有很好的固定效果。统计分析显示,混合改良剂对土壤中Pb、Cd、Zn固化效果的影响依次为石灰石>羟基磷灰石>沸石,对Cu固化效果影响依次为石灰石>沸石>羟基磷灰石。盆栽试验发现:6种无机混合改良剂显著增加了土壤p H值,降低了Cd、Cu、Zn、Pb的有效态含量,且土壤p H值和Cd、Cu、Zn的有效态含量呈显著负相关。当土壤p H为6~7时,红油麦菜的生长健康,其中混合改良剂(4 g·kg-1沸石+2 g·kg-1石灰石+6 g·kg-1羟基磷灰石)处理后,红油麦菜可食部分的生物量最高。当土壤施加改良剂的用量过大、土壤p H过高时(处理A与B),植物的生长状态较差。虽然混合改良剂显著降低了土壤中Pb、Cd的有效态含量,但红油麦菜地上部的Cd含量均显著超过食品卫生标准,Pb含量超过或接近食品卫生标准。因此,石灰石、沸石和羟基磷灰石混合无机改良剂在改善红油麦菜的生长和提高产量上有很大效果,但不能保障红油麦菜在大宝山周边的酸性多金属污染土壤上的安全生产。     

磁性HAP/Fe3O4材料去除水土环境中Cd的效果研究

为探究磁性羟基磷灰石/四氧化三铁(HAP/Fe₃O₄)纳米材料对水土环境中Cd的去除效果,以米糠为原料,采用水热法制备纳米材料,通过水中吸附实验和土壤培养实验对Cd去除效果进行研究。结果表明:pH为8时,HAP/Fe₃O₄对Cd的吸附更符合伪二阶动力学模型,吸附过程以化学吸附为主。溶液为酸性时,HAP/Fe₃O₄对Cd²⁺的吸附机制可能为表面吸附和生成沉淀,溶液为中碱性时,对Cd²⁺的去除以表面吸附以及离子交换为主。此外,HAP/Fe₃O₄在5次循环后吸附能力仍保持在较高水平,说明其作为吸附剂具有较高的可重复利用性。在土壤实验中,土壤pH随培养时间的延长和HAP/Fe₃O₄投加量的增加,总体呈上升趋势。与对照组相比,HAP/Fe₃O₄添加量为0.5%的处理显著降低了土壤CaCl₂提取态Cd含量,降幅为62%;浸出实验证明HAP/Fe₃O₄增强了土壤中重金属的滞留能力。HAP/Fe₃O₄纳米材料作为一种原料价格低廉且环境友好的吸附剂在处理水污染和修复土壤方面应用前景广阔。     

羟磷灰石/SDBS丝网印刷碳电极快速测定茶叶痕量铅

为改善快速测定铅电化学传感器的稳定性、灵敏度和安全性,本研究利用SDBS（十二烷基苯磺酸钠）分散羟磷灰石替代惯用的有毒汞修饰丝网印刷碳电极,并滴加Nafion膜增加稳定性,构建了一种快速测定痕量铅的新型电化学传感器。采用方波溶出伏安法,支持电解质为0.1mol/L HAc-NaAc,在优化的羟磷灰石量、测试底液pH、富集时间等工作条件下,得到2~300μg/L线性范围内的铅标准曲线,检测限为0.46µg/L（S/N=3）;其重复性好,连续5次测定后的相对标准偏差为4.59%;本方法与ICP-MS法对茶叶样本的测定结果相近。研究出的快速检测铅的新型电化学传感器具有较好的稳定性、灵敏度和安全性,且测定结果准确,具有一定的应用潜力。     

Marine Structure Derived Calcium Phosphate–Polymer Biocomposites for Local Antibiotic Delivery

Hydrothermally converted coralline hydroxyapatite (HAp) particles loaded with medically active substances were used to develop polylactic acid (PLA) thin film composites for slow drug delivery systems. The effects of HAp particles within PLA matrix on the gentamicin (GM) release and release kinetics were studied. The gentamicin release kinetics seemed to follow Power law Korsmeyer Peppas model with mainly diffusional process with a number of different drug transport mechanisms. Statistical analysis shows very significant difference on the release of gentamicin between GM containing PLA (PLAGM) and GM containing HAp microspheres within PLA matrix (PLAHApGM) devices, which PLAHApGM displays lower release rates. The use of HAp particles improved drug stabilization and higher drug encapsulation efficiency of the carrier. HAp is also the source of Ca²⁺ for the regeneration and repair of diseased bone tissue. The release profiles, exhibited a steady state release rate with significant antimicrobial activity against Staphylococcus aureus (S. aureus) (SH1000) even at high concentration of bacteria. The devices also indicated significant ability to control the growth of bacterial even after four weeks of drug release. Clinical release profiles can be easily tuned from drug-HAp physicochemical interactions and degradation kinetics of polymer matrix. The developed systems could be applied to prevent microbial adhesion to medical implant surfaces and to treat infections mainly caused by S. aureus in surgery.     

表面活性剂改性纳米羟基磷灰石对Cd2+吸附研究

为了研究纳米羟基磷灰石(nHAP)的聚集特性对其吸附性能的影响,选取阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对nHAP进行改性,以减小其聚集程度。利用TEM、Zetasizer、XRD和FTIR对改性前后nHAP的形态和结构进行表征,通过批量实验考察SDBS改性对nHAP吸附特性的影响,并深入探讨了SDBS对nHAP吸附Cd~(2+)的影响机理。结果表明:SDBS改性后nHAP聚集体粒径和Dh值均显著减小;XRD和FTIR结果显示SDBS为表面改性,并为nHAP引入了新的官能团SO23-;未改性nHAP(B-HAP)和SDBS改性nHAP(S-HAP)对Cd~(2+)的吸附动力学过程更符合拟二级动力学模型,其中S-HAP的k2值是B-HAP的1.85倍;等温吸附过程更符合Freundlich模型,比较KF值可知,S-HAP对Cd~(2+)的吸附能力显著高于B-HAP。SDBS改性增强nHAP吸附能力的可能机制主要包括:抑制聚集,从而增大比表面积;引入的新官能团为Cd~(2+)的吸附提供了更多的位点。     

纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性影响

通过室内培养实验,研究了纳米羟基磷灰石对重金属污染土壤Cu/Cd形态分布及土壤酶活性的影响。结果表明,施加纳米羟基磷灰石显著提高了土壤pH,其中3%和5%添加剂量处理60 d后使土壤pH分别提高了1.23个和1.35个单位;纳米羟基磷灰石显著减少了毒性较强的离子交换态Cu/Cd的含量,增加了毒性中等的碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态及毒性最低的残留态Cu/Cd含量,使Cu/Cd由植物可利用态向潜在可利用态转变;纳米羟基磷灰石不同程度地提高了土壤过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶活性。3种酶活性与Cu/Cd形态分布的相关性表明,过氧化氢酶和酸性磷酸酶对土壤重金属Cu/Cd活性变化比较敏感,可以作为重金属Cu/Cd污染土壤的评价指标。