1. 研究目的与意义（文献综述）

骨质疏松症正危害着越来越多人的身体健康，因其致残率、致死率、以及相关的医疗护理费用居高不下，骨质疏松已超越心脑血管疾病，成为影响中老年人健康的第一大疾病。《中国骨质疏松杂志》2016年的报告指出：中国大陆地区40岁以上人群骨质疏松症发病率为24．62％(约25％)，并且随年龄增长患病率稳定上升，按照中国第六次人口普查的数据，目前约有1.4亿的患病人群。

为了治疗骨质疏松症，骨组织工程提出了通过制备仿生材料对受损部位进行修补的思路。仿生就是要尽可能地模拟人骨的成分和结构，在人体内，天然的骨组织是由无机矿物质和有机大分子构成的。其中，70%以上的成分是磷酸钙类的矿物质，主要是羟基磷灰石（hydroxyapatite,简称hap），hap的化学式是ca₁₀（po₄）₆(oh)₂，它的晶体是由六面柱体的晶胞组成，a₁=a₂=0.9432nm,c=0.6881nm，a轴互成120°的夹角，c轴与a轴垂直。还有不到30%的成分是蛋白质，人骨中主要以i型胶原为主。胶原蛋白（collagen）是人体硬组织的主要基质，它是由结缔组织细胞向细胞外分泌的一类糖蛋白，构成矿化组织的支持结构。在胶原蛋白的一级结构中，多肽链以gly-x-y为重复单元，x常为脯氨酸（pro），y常为pro或羟脯氨酸（hyp）。其中，甘氨酸（gly）因为有最小的侧链基团，所以可缩短α链之间的距离，使得链与链之间形成更加稳定的紧密结构。而刚性的环状氨基酸pro和hyp则可以限制多肽链的旋转，进而使得其三级结构稳定化。如此构成的肽链会形成两种形式的α螺旋（α₁和α₂），三根α螺旋（2α₁ α₂）再按右手螺旋的方式拧成三股“超螺旋”。胶原蛋白的三螺旋结构是一种错位的结构，一条链上的gly残基与相邻的另一条链上的x残基相对，而x残基又与第三条链上的y残基相对。如此，gly残基中的n-h与x残基中的c=o之间会形成氢键，链间的氢键可以使三螺旋结构更加牢固。“超螺旋”组成原胶原蛋白，原胶原蛋白平行组装成胶原纤维丝，纤维丝组装成更粗的胶原纤维，胶原纤维再组成基质的三维网织结构。在自然骨中，hap并不是简单的物理堆积，而是根据胶原纤维的结构进行特殊的分布，与胶原蛋白相互连接形成从微观到宏观都有序的、且具有力学性能的结构。这种在特定生物条件下形成的，且具有特殊高级结构和组装方式的生物矿物的形成过程叫做生物矿化。

通常认为生物矿化是在有机基质蛋白和功能性蛋白共同作用下完成的复杂调控过程，是生物细胞和分子指导无机矿物成核、沉积、定向、长大的结果。目前，对于胶原蛋白的矿化机理主要有两种不同的观点：一是传统的溶液结晶过程，二是聚合物诱导的液相前驱矿化过程。支持前者的科学家认为：首先，ca² 与胶原微纤维上的成核位点螯合；然后，与胶原微纤维结合的ca² 与体液中的po₄^3-作用形成非晶质的磷酸钙；最后，非晶质的磷酸钙在溶液中生长转变为晶态的hap晶体，形成矿化的胶原微纤维。而后一种观点则是：首先，具有明显相界的包含非晶质磷酸钙的前驱小液滴在含有非胶原蛋白聚阴离子的溶液中形成，并通过毛细管作用被胶原纤维吸收，进入胶原纤维的孔区域和空隙；然后，胶原纤维被这种聚合物诱导的液相前驱完全浸透，脱水后固化；最后，非晶质前驱相结晶，纳米尺寸的hap晶体嵌入到胶原纤维中，形成矿化的胶原蛋白纤维。目前，更多的学者认可前一种观点，因为hap和胶原蛋白之间并不是简单的机械混合，它们之间确实存在着羧基与钙离子的配位作用，胶原纤维上的羧基是形成hap最主要的成核位点。

2. 研究的基本内容与方案

实验的主要内容：

1. 在玻片上沉积羟基磷灰石薄层。

2. 在附有羟基磷灰石的玻片上滴加合适浓度的胶原蛋白溶液，在不同时间测定ftir，研究羟基磷灰石与胶原蛋白相互作用的分子机制。

3. 研究计划与安排

第1-2周：调研阅读资料，准备开题。

第3周：开题，准备实验用品。

第4-14周：实验，中间穿插资料重新检索、撰写论文等。

4. 参考文献（12篇以上）

1.王培远.羟基磷灰石及其胶原复合材料的制备研究[d].郑州大学，2005.

2.王琼.多肽调控羟基磷灰石矿化及其在牙本质过敏治疗中的应用[d].清华大学，2012.

3.叶青，胡仁，周剑章，等.bsa与羟磷灰石相互吸附的ftir-atr光谱[j].物理化学学报，2016，32（2），565-572.