【摘 要】
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鲍鱼壳是由95%以上的无机碳酸钙晶体和5%以下的有机蛋白类等聚合物组成的精密微纳结构。本文以福建省海域特色为背景,本着将废弃鲍鱼壳（AS）高值化利用的原则,就鲍鱼壳珍珠质层水溶性有机基质和无机矿物两个方面研究对福建连江鲍鱼壳的开发利用。主要研究和结论如下:1.首先对鲍鱼壳的组成结构进行分析,并利用水提法提取鲍鱼壳珍珠质层中的水溶性有机质（WSM）,通过体外细胞共培养探究有机基质的细胞毒性、活性及对
【基金项目】
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国家重点研发计划（2017YFC1104102）； 国家自然科学基金（31370958）； 福建省科技厅引导性项目（2018Y0056）； 福建省高等学校学科带头人培养计划； 福州大学旗山学者奖励计划（XQS-1502）；
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鲍鱼壳是由95%以上的无机碳酸钙晶体和5%以下的有机蛋白类等聚合物组成的精密微纳结构。本文以福建省海域特色为背景,本着将废弃鲍鱼壳（AS）高值化利用的原则,就鲍鱼壳珍珠质层水溶性有机基质和无机矿物两个方面研究对福建连江鲍鱼壳的开发利用。主要研究和结论如下:1.首先对鲍鱼壳的组成结构进行分析,并利用水提法提取鲍鱼壳珍珠质层中的水溶性有机质（WSM）,通过体外细胞共培养探究有机基质的细胞毒性、活性及对细胞的诱导分化能力。实验发现,鲍鱼壳主要由稳定致密的的方解石外层和层层自组装的介稳态文石内层构成;珍珠质层中的有机蛋白类活性分子主要存在于层层堆砌的文石片层之间;细胞共培养结果表明,水溶性有机质具有良好的生物相容性和诱导成骨细胞分化的能力。2.以鲍鱼壳粉和二水硫酸钙（CSD）为主要原料,利用水热法和冷凝回流油浴法,在转晶剂盐溶液中制备鲍鱼壳/硫酸钙可注射骨水泥粉末,加水固化形成形状可控的三维立体骨水泥支架,通过检测复合材料的凝固行为、机械性能、体外矿化、可降解性和生物相容性并构建动物颅骨缺陷模型,以评估复合材料的安全性和促骨组织生成潜力。研究发现:（1）冷凝回流油浴法:鲍鱼壳与二水硫酸钙重结晶反应后,可得到表面由鲍鱼壳粉包裹的半水硫酸钙（CSH）骨水泥粉末。当鲍鱼壳含量在20%（AS/20CS）以内时,随着鲍鱼壳含量的增加,复合骨水泥的可注射时间（0.5-13.5min）和凝固时间越长,压缩强度（最高可达5MPa）和最高抗压强度也越高;体外矿化和降解实验表明,鲍鱼壳的添加有效的减缓了矿化过程中pH下降趋势,为磷酸盐形成提供微环境,并且显著减缓了骨水泥的降解速率;这说明鲍鱼壳粉以稳定剂的方式存在于体系中,优化着复合材料的综合理化性能。（2）反应釜水热法:利用水热法得到的六方柱状半水硫酸钙与活性鲍鱼壳粉振动混合均匀,加水固化可得到内部呈密实交织网络结构的复合骨水泥。鲍鱼壳的添加主要调节骨水泥的可注射时间（1.5-10.5min）、凝固性能使其达到可操作要求,并起到交织粘合作用缓解复合材料的脆性和提高抗溃散能力;通过缓解酸化和提供开放的离子交换环境来促进矿化的进行。综合考虑,当鲍鱼壳含量为12%（AS-12）时,可达到与半水硫酸钙的均衡粘合,为体系最优组分。体外细胞实验表明复合骨水泥均具有良好的生物相容性和促细胞增殖分化的能力。动物颅骨模型构建结果表明AS/12CS、AS/20CS和AS-12骨水泥都具有诱导成骨基因表达和促进新骨生成的能力。鲍鱼壳与硫酸钙的巧妙结合,在缓解环境压力同时,也为自然界的资源开发分配提供新途径,并有望成为骨修复领域的新型材料。
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