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纳米银/墨鱼骨衍生有机质SERS基底在芽孢生物标志物检测中的应用

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纳米银/墨鱼骨衍生有机质SERS基底在芽孢生物标志物检测中的应用

作者：蒋光正广东海洋大学

学位级别：硕士

近年来,由食源性致病菌引起的食品安全问题在全球范围内受到广泛关注。其中,芽孢杆菌由于其致病性以及可形成抗逆性极强的芽孢休眠体,成为污染食品的主要微生物之一。据此,研发灵敏、快速的方法检测芽孢对食品安全具有重要意义。表面增... 详细信息

近年来,由食源性致病菌引起的食品安全问题在全球范围内受到广泛关注。其中,芽孢杆菌由于其致病性以及可形成抗逆性极强的芽孢休眠体,成为污染食品的主要微生物之一。据此,研发灵敏、快速的方法检测芽孢对食品安全具有重要意义。表面增强拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering,SERS）技术具有操作简单、耗时短等优点,因此被广泛应用于微生物检测领域。墨鱼骨衍生有机质（Cuttlebone-derived organic matter,CDOM）是一种含有还原基团,并具有多孔结构的天然生物衍生材料,有利于银纳米粒子（AgNPs）的负载和组装。本研究利用CDOM负载AgNPs制备SERS基底（AgNPs/CDOM基底）,用于快速检测芽孢生物标志物2,6-吡啶二羧酸（DPA）。此外,该基底结合电化学富集技术使得SERS检测效率显著提升。主要研究内容如下:主要研究内容如下:1、AgNPs/CDOM基底的制备通过原位还原法制备基底,利用两步升温的方式,成功在CDOM上负载粒径约50 nm的AgNPs。利用扫描电镜、X射线光电子能谱等对基底进行表征。同时,对原位还原合成AgNPs的机理进行了探讨。通过有限元法模拟电磁场分布模型,进一步探究了基底的光学性质及SERS性能。结果表明,CDOM可为AgNPs的原位合成提供还原基团,使AgNPs均匀、分散地负载于CDOM。此外,在反应体系中添加Na OH,能提升基底上AgNPs含量和均匀性,而致密、均匀的AgNPs能显著提高“热点”密度。综上,CDOM作为一种天然生物衍生材料,通过负载均匀的贵金属纳米粒子,可制备成良好的SERS基底。2、AgNPs/CDOM基底在DPA检测中的应用基于原位还原法制备的基底,利用SERS技术对蜡样芽孢杆菌产生的芽孢中的DPA进行检测。DPA分子上的吡啶或羧基作用于AgNPs的表面,产生拉曼特征峰,作为DPA定性和定量的依据。此外,本实验还探究了基底对于DPA的SERS检测性能。结果表明,该基底对DPA分子具有SERS增强效果,增强因子为6.82×10～5。研究通过添加内标物质,优化DPA在该基底上的SERS信号数据。在最佳实验条件下,1h内即可完成对芽孢DPA的提取与检测。在40 n M～1000 n M浓度范围内,拟合曲线方程为y=0.00114294x-0.00286816,R=0.992,检测限为8.62 n M。以线性范围内最低检测浓度40 n M的DPA含量计算芽孢数量,相当于芽孢浓度为3.7×10～3 CFU/m L。3、基于AgNPs/CDOM基底多孔通道在电化学富集和检测DPA中的应用利用SERS技术结合电化学富集的方法,提升基底对DPA的检测性能。优化原位还原法制备基底的条件,调控制备基底的反应体系中Na OH的浓度,使基底的孔隙得以扩充,从而得到合适孔隙的多孔通道。结果表明,采用Na OH浓度为2.30 m M的银氨溶液制备的基底可达到最佳孔径。此外,基底在电化学富集DPA时的最佳电压为2.0 V,最佳富集时间为40 s,同时SERS信号得到显著性增强。在SERS检测中,同一片基底10次测量结果,RSD=3.92%;30片基底相同条件下测量结果,RSD=4.54%;基底保存30天,拉曼信号仅衰减5.09%,表现出了良好的均匀性、重复性、稳定性。在最佳条件下,该基底在5 n M～200 n M范围内的拟合曲线方程为y=7755.48x-5985.33,R=0.965,检测限为0.3 nM。

关键词：墨鱼骨表面增强拉曼散射银纳米粒子芽孢电化学富集

墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷表面纳米结构调控及其对成骨细胞作用的研究

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中国修复重建外科杂志 2019年第3期33卷 363-369页

作者：敬林果杨晨郇志广徐合柯勤飞常江上海师范大学生命与环境科学学院上海200234 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室生物医用材料与组织工程研究课题组上海200050

目的探索墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷(cuttlefish bone transformed hydroxyapatite,CB-HA表面纳米结构的制备与调控,以及不同尺寸纳米结构对成骨细胞黏附、增殖以及ALP表达的影响。方法取墨鱼骨制备成直径10 mm、厚2 mm的注水骨片后... 详细信息

目的探索墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷(cuttlefish bone transformed hydroxyapatite,CB-HA表面纳米结构的制备与调控,以及不同尺寸纳米结构对成骨细胞黏附、增殖以及ALP表达的影响。方法取墨鱼骨制备成直径10 mm、厚2 mm的注水骨片后分为4组,分别与不同浓度磷源溶液混合,置于水热釜,放入烘箱于120℃反应24 h后,组1~3样品不作处理,组4进一步于1 200℃下烧结3 h,去除表面结构作为对照。采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱分析各组CB-HA化学成分,扫描电镜、比表面测试仪、孔隙率测试仪分析其物理结构。取第4代MC3T3-E1细胞分别与4组CB-HA共培养,培养1 d后扫描电镜观察细胞形态,1、3、7 d后用MTT法分析细胞增殖情况,7、14 d后用p NPP法测试细胞ALP表达情况。结果 4组CB-HA X射线衍射光谱均见羟基磷灰石的峰形,红外线吸收光谱示红外吸收峰与羟基磷灰石一致,电感耦合等离子体原子发射光谱分析显示钙磷比为1.68~1.76。扫描电镜观察见组1~3 CB-HA表面分别为大、中、小尺寸团簇结构,组4表面没有明显纳米结构。4组CB-HA比表面积比较差异有统计学意义(P0.05)。与组4相比,组1~3孔径<50 nm的微孔更多,并且随着纳米团簇结构尺寸的减小,微孔逐渐增多。与细胞共培养后,扫描电镜及MTT检测示,与组1、4相比,组2、3 CB-HA表面细胞黏附及增殖均更好,并且细胞有更多的ALP表达(P<0.05)。结论通过控制磷源溶液中铵根离子浓度能够调控CB-HA表面纳米团簇结构的尺寸,并且在CB-HA表面引入小尺寸团簇纳米结构能够改善材料的细胞黏附、增殖以及ALP表达,这种作用可能与纳米结构引起比表面积增加有关。

关键词：骨组织工程墨鱼骨羟基磷灰石多孔陶瓷纳米结构

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墨鱼骨转化羟基磷酸钙吸附盐酸的动力学

内蒙古科技大学学报 2022年第1期41卷 1-5页

作者：侯欢健白春华李光辉内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010

为提高墨鱼骨的利用价值和回收率,实验利用墨鱼骨骨粉与磷酸氢二铵在高压釜200℃条件下水热反应8 h制备羟基磷酸钙,进一步研究墨鱼骨转化羟基磷酸钙对盐酸的吸附性能,用Langmuir和Freundlich吸附等温模型拟合,结果发现采用Langmuir模型... 详细信息

为提高墨鱼骨的利用价值和回收率,实验利用墨鱼骨骨粉与磷酸氢二铵在高压釜200℃条件下水热反应8 h制备羟基磷酸钙,进一步研究墨鱼骨转化羟基磷酸钙对盐酸的吸附性能,用Langmuir和Freundlich吸附等温模型拟合,结果发现采用Langmuir模型拟合相关度达0.9997,说明该吸附过程符合Langmuir吸附模型.吸附动力学实验表明,该多孔羟基磷酸钙对盐酸具有良好的吸附性能,吸附过程符合准二级动力学模型,平衡吸附量为0.2411509 mg·g^(-1),初始吸附速率0.2401931 mg·(g·min^(-1))^(-1).

关键词：墨鱼骨羟基磷酸钙盐酸吸附动力学研究

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利用墨鱼骨粉末制备羟基磷灰石实验研究

内蒙古科技大学学报 2022年第1期41卷 6-11页

作者：王继平白春华李光辉内蒙古科技大学矿业研究院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学矿业与煤炭学院内蒙古包头014010 大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712

利用墨鱼骨纹层状基质和背盾粉末为原料,利用水热法在120,150,180℃不同温度下反应8 h/24 h制备羟基磷灰石,分别利用SEM,XRD等方法分析墨鱼骨纹层状基质和背盾,以及对应的反应产物.研究表明:墨鱼骨纹层状基质和背盾的主要矿物成分为文... 详细信息

利用墨鱼骨纹层状基质和背盾粉末为原料,利用水热法在120,150,180℃不同温度下反应8 h/24 h制备羟基磷灰石,分别利用SEM,XRD等方法分析墨鱼骨纹层状基质和背盾,以及对应的反应产物.研究表明:墨鱼骨纹层状基质和背盾的主要矿物成分为文石相碳酸钙,以及少量方解石相碳酸钙.以纹层状基质粉末为原料制备羟基磷灰石的最佳水热反应条件为:温度120℃、反应时间8 h,以背盾粉末为原料制备羟基磷灰石的最佳水热反应条件为:温度180℃、反应时间8 h.

关键词：墨鱼骨水热法文石相碳酸钙方解石相碳酸钙羟基磷灰石

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墨鱼骨转化羟基磷灰石制备及细胞相容性

中国组织工程研究 2014年第16期18卷 2532-2537页

作者：黄谢山刘明王江中南大学湘雅医学院附属海口医院口腔医学中心海南省海口市570208 海南大学材料与化工学院海南特有资源与优势化工材料教育部重点实验室海南省海口市570228

背景:从自然界中寻找骨移植替代材料来充填骨缺损是目前骨组织工程支架是研究的热点。目的:探索墨鱼骨转化羟基磷灰石三维支架及其作为骨组织工程支架材料的可行性。方法:以墨鱼骨为原料,与磷酸氢二铵在特定条件下发生水热反应,利用X射... 详细信息

背景:从自然界中寻找骨移植替代材料来充填骨缺损是目前骨组织工程支架是研究的热点。目的:探索墨鱼骨转化羟基磷灰石三维支架及其作为骨组织工程支架材料的可行性。方法:以墨鱼骨为原料,与磷酸氢二铵在特定条件下发生水热反应,利用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱法和扫描电镜分别对水热反应产物进行表征。结果与结论:墨鱼骨水热反应产物为羟基磷灰石。墨鱼骨转化羟基磷灰石保持了良好的文石相结构,将其与MG63细胞体外培养并考察其细胞相容性,证实墨鱼骨转化羟基磷灰石材料对细胞的生长无明显影响且无明显毒性,不影响细胞的正常增殖,可作为新型骨组织工程细胞支架材料。

关键词：生物材料骨生物材料材料相容性墨鱼骨磷酸二铵水热反应羟基磷灰石细胞相容性海南省自然科学基金

墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷纳米形貌调控及应用研究

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墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷纳米形貌调控及应用研究

作者：敬林果上海师范大学

学位级别：硕士

近年来,具有良好的化学性质以及理想的物理结构的羟基磷灰石多孔陶瓷在骨组织工程以及环境治理方面得到了许多关注及应用。目前常用于制备多孔羟基磷灰石陶瓷的方法有:模板法、起泡法、牺牲模板法等,其中以墨鱼骨作为模板制备的墨鱼骨... 详细信息

近年来,具有良好的化学性质以及理想的物理结构的羟基磷灰石多孔陶瓷在骨组织工程以及环境治理方面得到了许多关注及应用。目前常用于制备多孔羟基磷灰石陶瓷的方法有:模板法、起泡法、牺牲模板法等,其中以墨鱼骨作为模板制备的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷不仅具有墨鱼骨本身的高孔连通性、较大的孔径结构,还具有羟基磷灰石优异的生物相容性而因此吸引了大量研究者的注意。另外,表面纳米结构能够提高羟基磷灰石的比表面积,蛋白质及离子吸附能力,因此能够提升羟基磷灰石的理化性能。本文希望通过控制转化方法来调控墨鱼骨转化羟基磷灰石的表面纳米结构,探索不同纳米结构对墨鱼骨转化羟基磷灰石在骨组织工程以及重金属吸附的影响。1.采用水热法将墨鱼骨转化为羟基磷灰石多孔陶瓷。通过控制其磷源浓度、铵离子浓度得到了具有不同纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷:小尺寸六棱柱状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,由直径100nm,长度500nm的纳米柱组成;中尺寸六棱柱状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,由直径200nm,长度5μm的纳米柱组成;大尺寸六棱柱状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,由直径2μm,长度6μm的纳米柱组成;大尺寸团簇状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,其团簇直径约3μm,由厚度约64 nm的纳米片组成;中尺寸团簇状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,其团簇直径约2.5μm,由厚度约18nm的纳米片组成;小尺寸团簇状结构墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷,其团簇直径约1.9μm,由厚度约16nm的纳米片组成。2.将成骨细胞与具有不同表面纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷共培养。实验结果表明,具有小尺寸团簇结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷能够更好地促进成骨细胞的黏附、增殖及ALP表达。3.将具有不同表面纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷用于铅离子的吸附。发现不同表面纳米结构的墨鱼骨转化羟基磷灰石具有不同的最大吸附量,其中小尺寸的团簇状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷具有最大的铅吸附量为1451mg/g;大尺寸的团簇状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为954mg/g;大尺寸六棱柱状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为754 mg/g;小尺寸六棱柱状墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为613mg/g;对照组墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷的吸附量为609mg/g。进一步研究发现,墨鱼骨转化羟基磷灰石对于铅离子的吸附主要依靠“溶解-沉淀”方式。结合墨鱼骨的多孔结构以及表面纳米结构能够制备出具有良好吸附能力,及分离性能的重金属吸附滤芯。综上所述:通过控制转化条件能够在墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷表面得到不同的纳米结构。其中小尺寸团簇结构的纳米结构具有更加优异的促进细胞黏附、增殖以及ALP表达的能力,有望用于骨组织工程。且小尺寸团簇结构纳米结构也更有利于铅离子的吸附,结合墨鱼骨多孔结构以及小尺寸团簇结构纳米结构,能够作为重金属吸附滤芯得到应用。

关键词：墨鱼骨多孔陶瓷纳米结构骨组织工程重金属吸附

利用墨鱼骨粉末制备羟基磷灰石实验与应用研究

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利用墨鱼骨粉末制备羟基磷灰石实验与应用研究

作者：王继平内蒙古科技大学

学位级别：硕士

人体和脊椎动物的骨骼主要无机成分是羟基磷灰石。在人体骨中,羟基磷灰石大约占60%,齿骨中的羟基磷灰石含量则高达97%。羟基磷灰石在人体pH值环境下具有优异的生物相容性、生物活性和化学稳定性,被广泛作为人骨缺损的修复材料。因此,研... 详细信息

人体和脊椎动物的骨骼主要无机成分是羟基磷灰石。在人体骨中,羟基磷灰石大约占60%,齿骨中的羟基磷灰石含量则高达97%。羟基磷灰石在人体pH值环境下具有优异的生物相容性、生物活性和化学稳定性,被广泛作为人骨缺损的修复材料。因此,研究羟基磷灰石的制备流程及工艺方法具有重要意义。墨鱼骨为天然生物材料,纹层状基质和背盾的主要成分均为文石相碳酸钙。本文利用水热法在120℃、150℃、180℃不同温度下反应8h/24h制备羟基磷灰石。对所制备样品分别采用XRD、SEM、FT-IR和XPS等方法进行表征分析,研究了不同实验条件下墨鱼骨纹层状基质及背盾粉末转化羟基磷灰石的情况。结果表明:墨鱼骨纹层状基质粉末在温度120℃,水热反应8h条件下,墨鱼骨纹层状基质中文石相碳酸钙接近完全转化为羟基磷灰石。墨鱼骨背盾粉末在温度180℃,水热反应8h条件下,其中的文石相碳酸钙接近完全转化为羟基磷灰石。墨鱼骨纹层状基质和背盾中均含有方解石相碳酸钙,但含量不同,墨鱼骨背盾中含量相对更高。以所制备的羟基磷灰石为原料,进行生物相容性实验,研究羟基磷灰石在模拟体液中的生物相容性。研究表明:模拟体液的pH值会影响沉积过程中的产物类型。pH值由酸性到碱性时,随着模拟体液pH值升高,沉积产物质量明显增加,墨鱼骨纹层状基质制备的羟基磷灰石经pH值为6.0、7.4、8.0的模拟体液浸泡7天后,增重比分别为0.67%、0.88%和1.03%;墨鱼骨背盾制备的羟基磷灰石经pH值为6.0、7.4、8.0的模拟体液浸泡7天后,增重比分别为0.58%、0.79%和0.93%。表明碱性条件下更有利于羟基磷灰石的沉积。墨鱼骨纹层状基质制备的羟基磷灰石与墨鱼骨背盾制备的羟基磷灰石相比,在模拟体液浸泡实验后,相同条件下增重比更高,模拟体液pH值变化也相对更为明显,其原因为墨鱼骨纹层状基质转化的羟基磷灰石孔隙更为发育,比表面积更高,更有利于增大与模拟体液的接触面积,利于羟基磷灰石的附着沉淀。

关键词：墨鱼骨羟基磷灰石水热反应模拟体液

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墨鱼骨的结构表征及其应用展望

墨鱼骨的结构表征及其应用展望

利用墨鱼骨制备Co/CaCO_3逆水煤气变换催化剂及其应用

2006中国科协年会

作者：贾雪平钱卫平东南大学生物科学与医学工程系生物电子学国家重点实验室东南大学生物科学与医学工程系生物电子学国家重点实验室

墨鱼骨不仅在墨鱼体内支撑身体、充当浮性容器,同时还是一味用途广泛的中药,常用于体表止血和治疗胃溃疡。本文采用扫描电镜(SEM)和光学显微镜对墨鱼骨的微结构进行了表征,并讨论了这些结构对墨鱼骨力学性质的影响。结果表明,房架部分... 详细信息

墨鱼骨不仅在墨鱼体内支撑身体、充当浮性容器,同时还是一味用途广泛的中药,常用于体表止血和治疗胃溃疡。本文采用扫描电镜(SEM)和光学显微镜对墨鱼骨的微结构进行了表征,并讨论了这些结构对墨鱼骨力学性质的影响。结果表明,房架部分的结构可使其以最小的重量有效地抵抗外来静压力,并方便地控制海水的进出改变身体的密度。此外,文章还展望了利用墨鱼骨开发新的生物相容性材料和药物的应用前景。

关键词：生物相容性材料中医药墨鱼骨

来源： cnki会议评论

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江西理工大学学报 2017年第3期38卷 38-43页

作者：谢宇许江伟黄鹏王路辉南昌航空大学环境与化学工程学院南昌330063 浙江海洋大学石化与能源工程学院浙江舟山316022

文中用墨鱼骨煅烧后的CaCO_3做载体,采用浸渍法制备得到不同钴含量的Co/CaCO_3催化剂.通过XRD、BET、TG/DTA、H_2-TPR对催化剂进行了表征,并测试了催化剂的逆水煤气变换反应性能.实验结果表明,不同钴含量催化剂其组成成分不同;钴含量低... 详细信息

文中用墨鱼骨煅烧后的CaCO_3做载体,采用浸渍法制备得到不同钴含量的Co/CaCO_3催化剂.通过XRD、BET、TG/DTA、H_2-TPR对催化剂进行了表征,并测试了催化剂的逆水煤气变换反应性能.实验结果表明,不同钴含量催化剂其组成成分不同;钴含量低于30%时,催化剂中钴主要以Ca_2Co_2O_5形式存在;钴含量在50%时出现大颗粒Co_3O_4.30%Co-CaCO_3催化剂在700℃反应时选择性达到100%,转化率达到38%,反应30 h催化剂性能稳定.

关键词：墨鱼骨 Co/CaCO3 催化剂逆水煤气变换