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纳米铝化合物与生物有机分子界面作用的研究进展

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无机化学学报 2010年第6期26卷 931-938页

作者：李丽汤勇铮谢艳芳陆天虹杨小弟教育部软化学与功能材料重点实验室南京理工大学化工学院南京210094 江苏省生物功能材料重点实验室南京师范大学化学与环境科学学院南京210097 南京晓庄学院生物化工与环境工程学院南京211171

本文概述了环境和生物体系中纳米铝化合物的存在形态,主要介绍了无机纳米形态铝化合物与生物有机分子的表面/界面的作用以及宏观、微观和计算机模拟等研究方法,展望了该领域研究的最新进展。

关键词：纳米铝化合物生物有机分子界面作用

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生物有机分子的自组装及应用的AFM研究

生物有机分子的自组装及应用的AFM研究

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作者：姚勇江西师范大学

学位级别：硕士

1982年扫描隧道显微镜(STM)的发明使人们第一次能够从空间在原子尺度上来观察和研究物质世界。SPM在物理和化学领域取得了巨大的成功,不但能够观察表面原子结构成像,而且可以进行原子分子操纵和纳米结构加工。本文简要评述了扫描探针显... 详细信息

1982年扫描隧道显微镜(STM)的发明使人们第一次能够从空间在原子尺度上来观察和研究物质世界。SPM在物理和化学领域取得了巨大的成功,不但能够观察表面原子结构成像,而且可以进行原子分子操纵和纳米结构加工。本文简要评述了扫描探针显微镜(SPM)技术的提出、发展及其在自组装体系中的研究应用。采用原子力显微镜(AFM)和光谱等方法对一些生物有机分子在不同表面的自组装结构进行了研究,主要结果如下:1.研究了以脱氧核糖核酸(DNA)网络为模板构筑硫化镉纳米粒子,采用紫外分光光度计、荧光分光光度计、X射线衍射和原子力显微镜对纳米粒子进行了表征。AFM的实验结果表明,生成的硫化镉纳米粒子排列在DNA网络上,实现了一步合成和组装硫化镉纳米粒子。通过这种方法合成的硫化镉纳米粒子比在硫脲中直接合成粒径更小,并且分布更加均匀。通过调节DNA和镉离子浓度可以有效地控制硫化镉纳米粒子的尺寸,而且还可以通过改变实验条件使硫化镉纳米粒子沿着DNA链长成一条纳米线。2.利用原子力显微镜(AFM)观察不同浓度、不同温度及不同离子强度的I型胶原蛋白溶液在云母和高定向热解石墨表面的自组装情况,实验发现浓度较低时,胶原蛋白在载体表面上只是简单的吸附,随着胶原蛋白浓度的不断增大,胶原蛋白发生聚集并形成纤维。另外,随着胶原蛋白所处环境如温度和离子强度的变化,吸附在云母表面的胶原蛋白的形貌也发生变化。3.采用原子力显微镜研究了在云母表面上以聚苯胺盐酸盐为基底,聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和脱氧核糖核酸(DNA)之间以静电作用进行层层自组装构筑多孔纳米膜的形成过程及变化规律。结果表明采用本方法可以利用少量DNA溶液就可以构筑大规模、均一的DNA网络膜。引入PDDA后,解决了DNA分子易变性和降解的问题,提高了其稳定性。

关键词：原子力显微镜生物有机分子自组装

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不同生物有机分子调控下磷酸钙仿生矿化研究

不同生物有机分子调控下磷酸钙仿生矿化研究

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作者：江燕华南理工大学

学位级别：硕士

生物矿化是生物体形成组织的重要过程，在有机基质调控下自组装成具有分级结构的组织，具有合成材料无可比拟的优越性能。因此理解有机基质对无机矿物的调控机制具有重要的意义。本研究采用五种不同的生物有机分子：柠檬酸盐(citrate)... 详细信息

生物矿化是生物体形成组织的重要过程，在有机基质调控下自组装成具有分级结构的组织，具有合成材料无可比拟的优越性能。因此理解有机基质对无机矿物的调控机制具有重要的意义。本研究采用五种不同的生物有机分子：柠檬酸盐(citrate)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、赖氨酸(Lys)和牛血清白蛋白(BSA)对磷酸钙的仿生矿化过程进行调控，通过改变生物有机分子的含量以及钙、磷溶液的浓度来探讨其对生成的磷酸钙类型、形貌和尺寸的影响。利用XRD、FTIR、SEM、DSC、TG等测试手段对生物有机分子调控下磷酸钙的组成、结构等进行分析，同时对比各种生物有机分子与磷酸钙的作用情况，进而探讨其调控机理。研究结果表明，与碱性氨基酸(Lys)和牛血清白蛋白(BSA)相比，具有多羧基的生物有机分子(citrate、Asp和Glu)对磷酸钙的成核具有一定的抑制作用，这主要取决于生物有机分子与溶液中Ca浓度比。对于citrate而言，当Cit/Ca≥1.6时，溶液澄清而没有磷酸钙生成，说明3个citrate分子能与2个Ca结合，从而使钙离子没有多余的空位吸引磷酸根;对于Asp而言，当Asp/Ca≥0.752时，溶液澄清，即1.5个Asp分子能与2个Ca结合;对于Glu而言，当Glu/Ca≥0.68时，溶液澄清，即1.3个Glu分子能与2个Ca结合。因此，其抑制作用强弱依次是Glu>Asp>citrate。生物有机分子对形成的磷酸钙类型具有一定的调控作用。在citrate调控下，所得的磷酸钙类型取决于citrate与Ca浓度比。当Cit/Ca≤0.2时，形成DCPD;当0.2＜Cit/Ca＜1.6时，形成HA。对于酸性氨基酸，由于其存在使溶液的环境呈酸性，而DCPD在该条件下稳定存在，故在酸性氨基酸(Asp和Glu)调控下主要生成DCPD。而对于Lys和BSA，所形成的磷酸钙类型取决于生物有机分子的含量以及钙离子、磷酸根离子的浓度，主要形成DCPD和HA两种磷酸钙类型;同时，在偏酸性的条件下，由于Lys的调控作用，DCPD为介稳相，易向HA转变。不同生物有机分子调控下得到磷酸钙的形貌有显著差异。这主要说明生物有机分子与磷酸钙之间存在一定的相互作用从而改变各个晶面的相对生长速率进而调控所得的磷酸钙形貌和尺寸。当溶液中Ca浓度为0.15M(Ca/P=1.67)时，不同生物有机分子调控下所得的DCPD形貌不同。Citrate调控下所得的DCPD为针簇状，且随着citrate的浓度增加(由0.0083M→0.0332M)，所得的晶体长度有所增加(由约3μm增至6μm);不同浓度Asp条件下所得的DCPD形貌不同，随着Asp浓度增加(由0.00376M→0.094M)，由不规则片状逐渐转变成菱形，且菱形相互堆积成空间立体结构;在BSA调控下得到的DCPD为规则平行四边形的片状，同时随着BSA含量增加(由0.2g→1.5g)，结构逐渐由三维有序堆积向二维规则片状转变;Lys调控下所得的DCPD为表面粗糙的不规则片状，而对照组(未添加任何生物有机分子)所得的DCPD为大片状，具有一定的长径比，约为2。对于Glu而言，调控所得的DCPD的形貌取决于溶液中Glu与Ca的浓度比。当Glu/Ca＜0.136时，为二维片状聚集体;当Glu/Ca大约为0.136时能够得到三维空间结构;当其浓度比进一步增加时，又逐渐转变成二维片状结构。当生成的磷酸钙为HA时，对照组所得的HA为小片状堆积体，生物有机分子调控下所得的HA为小颗粒聚集体。

关键词：生物有机分子磷酸钙仿生矿化

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拉曼激光功率对探测生物有机分子的影响：对探索火星生命的启示

拉曼激光功率对探测生物有机分子的影响：对探索火星生命的启示

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2023年中国地球科学联合学术年会

作者：刘文平殷炜胡启涛姚奇志周根陶中国科学技术大学地球与空间科学学院/深空探测实验室中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学化学与材料科学学院中科院比较行星学卓越创新中心

探寻生命踪迹是当前及未来火星探测任务的主要目标之一[1]。生物有机分子具有独特的化学成分、结构以及生物来源性,能为火星生命存在提供直接可靠的证据。其中,脂类和氨基酸在地质记录中具有较高的保存潜力,因此被认为是火星生命探测的... 详细信息

探寻生命踪迹是当前及未来火星探测任务的主要目标之一[1]。生物有机分子具有独特的化学成分、结构以及生物来源性,能为火星生命存在提供直接可靠的证据。其中,脂类和氨基酸在地质记录中具有较高的保存潜力,因此被认为是火星生命探测的最优先选项[2]。近年来,拉曼光谱技术逐渐走入行星科学家的视野,成为了新一代火星生命探测任务中不可或缺的手段之一[3]。

关键词：拉曼激光生物有机分子火星生命

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甘氨酸在Cu(111)表面吸附的扫描隧道显微镜研究

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物理学报 2001年第10期50卷 1964-1969页

作者：晏浩赵学应赵汝光杨威生北京大学物理系及介观物理国家重点实验室北京100871

用超高真空扫描隧道显微镜 (UHV -STM)研究了室温下甘氨酸在Cu( 111)表面的吸附行为 .实验发现 ,在低覆盖度下甘氨酸分子在表面表现为二维气体 .当覆盖度足够高时 ,甘氨酸分子最终会形成二维固相结构 ,为 ( 4× 8)超结构 .针对这种结构... 详细信息

用超高真空扫描隧道显微镜 (UHV -STM)研究了室温下甘氨酸在Cu( 111)表面的吸附行为 .实验发现 ,在低覆盖度下甘氨酸分子在表面表现为二维气体 .当覆盖度足够高时 ,甘氨酸分子最终会形成二维固相结构 ,为 ( 4× 8)超结构 .针对这种结构提出了两种可能的结构模型 ,模型能够很好地解释STM图 .当覆盖度介于气相和固相之间时 ,根据蒸镀条件和退火条件的不同 ,表面可能出现两种不同的中间相 ,一种为条纹结构 ,另一种为六角结构。

关键词：甘氨酸 Cu(111) 表面吸附扫描隧道显微镜铜结构模型条纹结构六角结构生物有机分子

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