三聚氰胺/生物质/活体膜调控合成不同形貌结构的草酸钙晶体及其结石形成过程模拟与机理研究

本项目拟用活体生物膜体系模拟体内肾小管上皮细胞膜，用生物分子或生物基质作模板剂，用三聚氰胺、三聚氰酸及其寡聚物作调控剂，协同调控合成不同形貌结构的草酸钙晶体；在此基础上体外模拟肾结石的生物矿化过程，同时仿生构建肾结石体系；研究不同条件下，产物的组成、尺寸、形貌、结构、性能及其与结石形成的关系，以期探究三聚氰胺在草酸钙矿化过程中的作用及热力学和动力学机制，解决三聚氰胺如何影响草酸钙肾结石的形成等难题，并在此基础上寻找合适的结石抑制剂，从而为预防和治疗结石病以及寻找防治该病的药物提供科学指导。该项研究的实施不仅具有生物功能导向晶态材料的化学和方法学意义，而且具有重要的医学和药学价值。

本项目重点开展了生物功能导向晶态材料的研究工作。分别采用细菌细胞膜和新鲜豆芽等活体生物膜体系模拟体内肾小管上皮细胞膜，用三聚氰胺或三聚氰酸作模板剂，用大肠杆菌分泌物或LB培养基作调控剂，协同调控合成了不同形貌结构的草酸钙、草酸锶和草酸钡晶体。在此基础上体外模拟了钙结石的生物矿化过程，研究了不同条件下产物的组成、尺寸、形貌、结构、性能及其与结石形成的关系，探索了三聚氰胺在草酸钙矿化过程中的作用及热力学和动力学机制。结果发现，大肠杆菌分泌物能有效调控矿化产物一水草酸钙CaC2O4•H2O（缩写为COM）和二水草酸钙CaC2O4•2H2O（缩写为COD）之间的生成比例，甚至可以完全抑制结石型COM的产生。这一结果将可能为钙结石病的防治探索出一条新的路子。另外还发现，三聚氰胺对钙结石的形成热力学上影响并不显著，但对其动力学上则产生明显的微扰作用。这一结果将可能为弄清“三鹿奶粉事件”造成健康影响的机理提供重要的参考。. 本项目还设计了纳米晶对抗生素的协同增效体系，在金属银和II-VI族半导体系列中实现了对抗生素1+1>2的抗菌效果；将其用于农作物保护领域，首次实现了半导体纳米晶对农药的增效降解无残留目标。这既可使农民减少农药的用量，节省开支，带来经济效益；又可使人们能吃到无残留农药的粮食蔬菜和瓜果，保障人民的身体健康，产生巨大的社会效益。. 除此之外，本项目还制备出具有优异释氢功能的棱柱形双金属夹碳纳米电缆、具有高选择性和强可见光催化活性的BiOBr纳米片、具有高度氧化还原催化性能的Co/Co3O4/C–N复合纳米结构，等一系列环境能源纳米晶体材料，为环境保护和能源开发提供了重要的物质保障。.