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人体骨和牙齿是由有机的胶原蛋白和无机的磷酸钙盐组合而成的天然生物矿物。磷酸钙盐在胶原蛋白的调控下,呈现出不同的形貌和尺寸大小。在人体骨骼中,25 nm×3 nm尺寸大小的片状磷酸盐与胶原蛋白呈“砖泥”结构存在,而在牙釉质中,磷酸钙盐在牙釉蛋白的作用下分级组装为130 nm×30 nm的棒状结构,从而被赋予不同的功能特性。近年来,人们通过体外模拟的方法,仿生合成了有机质/磷酸钙盐复合材料,以得到在晶相组成、微观形貌和尺寸上接近天然矿物的复合材料,用作人工替代材料。本研究以可溶性丝胶蛋白为模板,矿化合成丝胶蛋白/磷酸钙盐复合颗粒。主要研究了反应pH、温度和时间等工艺因素对磷酸钙盐晶体结构和形貌尺寸的影响,并采用X射线粉末衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)等表征手段进行分析,结果发现:1.反应pH值极大地影响着磷酸钙盐晶体的微观形貌。50℃、320 min的恒定反应条件下,当反应pH值为7.4时,纳米晶粒聚集呈片状结构,随着反应体系pH值增大至10时,晶粒尺寸变小,聚集成针状,而当pH值升高至12时,尺寸进一步减小的磷酸钙晶粒高度有序的排列,沿着c轴方向择优生长,呈现出类牙釉状磷灰石结构;2.反应温度越高,磷酸钙晶体结晶性越好,晶粒尺寸越大且形貌各异。在pH12,320 min反应条件下,控制不同反应温度(25、37、50、70℃),得到的磷酸钙盐晶体分别呈现出球状、针状、类牙釉状等不同形貌。而低pH条件下,温度对复合颗粒形貌没有明显影响;3.反应时间延长,磷酸钙盐结晶趋于完善。在pH为10、反应温度为50℃的反应条件下,反应时间延长至320 min,晶体形貌由球状变为针状,其结晶性能逐渐完善。由无定形的磷酸钙转变成羟基磷灰石晶体,具有典型的成核-融合-晶相转变的反应过程。以上结果表明,反应pH、温度和时间等工艺因素对磷酸钙晶体的晶相和微观形貌具有显著的影响,可通过改变反应条件控制磷酸钙晶粒尺寸及形貌,仿生合成具有不同形貌的丝胶蛋白/羟基磷灰石复合颗粒。本研究实现了对不同尺寸及形貌的磷酸钙盐纳米粒子的可控制备,为特殊用途的生物复合材料奠定基础。