摘要
海洋牧场养殖产生的废弃贝壳已造成沿海地区严重的环境与生态问题。鲍鱼壳是多本药典记载的中药材，探索鲍鱼壳的再加工策略是目前废弃资源高值化利用的思路之一。 软体动物外壳含95％的无机矿物，在各级组成结构中，以珍珠层(主要成分为碳酸钙)的硬度和韧性最优。鲍鱼壳相较牡蛎壳、贻贝壳等珍珠层最厚，成为可替代工业制备羟基磷灰石原料的优良钙源。 本论文以鲍鱼壳为钙源，通过水热合成制备了锌离子掺杂的羟基磷灰石多孔微球。羟基磷灰石以其pH响应性降解、人体相容性等特点被应用于药物递送领域。锌离子作为可替代钙Ⅱ位点的金属阳离子，它的引入为整个体系带来新的晶格和微观尺寸上的变化。在最佳锌离子掺杂量下，磷灰石直径大约为4.63μm。多孔微球结构则提供了更大的载药率(9.46％)和包封率(94.64％)，且表现出在弱酸性pH响应下的缓释降解。此外，制备的微球不会引起溶血反应，溶血率(0.15％)远低于国家标准。微球对成骨细胞前体细胞的生物相容性良好，完全培养基浸提液能够促进细胞的增殖分裂。盐酸阿霉素负载的锌离子掺杂微球对癌细胞有明显的杀伤作用，这一结果在细胞死活染色中尤为明显。后续的细胞凋亡实验表明，微球对癌细胞的杀伤作用主要表现在推动癌细胞的凋亡机制，主要集中在早凋(14.3％)和晚凋期(8.35％)。 鲍鱼壳珍珠层是由文石片和有机质堆叠形成的类“砖-泥”结构，这与人体齿骨中钙盐沉积有很大的相似性，这种层级矿化的微观结构，可视为骨组织形成的天然载体。 本论文通过冷凝回流法制备了酒石酸调节的鲍鱼壳/碳纤维/硫酸钙骨水泥。骨水泥有很长的临床应用历史，因其可流动、可注射，对不规则骨缺损的填补有着显著的优势。骨水泥最大的短板在于其机械性能难以支撑骨骼的再生修复。酒石酸作为有机转晶剂，具有手性结构，可以有序调控半水硫酸钙晶体合成过程中的延伸方向，使其纵横比减小，同时在体系中引入碳纤维，机械性能显著提高，最高可承受力为159N，压缩强度可达4MPa。水泥的最佳可注射时间为15min，且随碳纤维添加量的减少而增加。材料的吸水量在48h内无明显变化，24h内孔隙率维持在0.9％左右，说明水泥体系稳定性较好。水泥溶血率低于1％，不会引起溶血反应。碳纤维复合骨水泥表现出良好的生物相容性，无细胞毒性，促进细胞增殖。Micro-CT结果显示水泥植入组颅骨呈现显著修复效果，八周后骨密度达1.13g/mm3。组织学染色结果表明新生骨细胞及胶原纤维较为明显，骨再生能力较好。 鲍鱼壳来源的锌离子掺杂羟基磷灰石多孔微球可有效负载盐酸阿霉素对人结肠癌细胞产生显著的杀伤效果，酒石酸调节的鲍鱼壳/碳纤维/硫酸钙骨水泥对大鼠颅骨缺损有明显的成骨修复作用，上述两种体系的成功制备和表征为鲍鱼壳的高值化利用提供了新的思路和尝试。
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