【2020年第1期】生物礦化及仿生礦化中的信息傳遞和轉化

2021-01-20 化工學報

唐睿康:1991-1995年就讀南京大學基礎學科教學強化部、獲學士學位;1995-1998年為南京大學化學化工學院研究生、獲博士學位;1998-2001年在紐約州立大學布法羅分校從事博士後研究;2001-2005年任紐約州立大學布法羅分校化學系研究助理教授;2005年到浙江大學化學系工作至今,也是浙江大學求是高等研究院、矽材料國家重點實驗室成員,籌建並擔任浙江大學生物物質與信息調控研究中心主任。


圍繞生物礦化開展前沿交叉探索,特別強調生物(有機)與材料(無機)之間的相互調控。通過理解生物礦化更好地開展功能材料的設計和製備,指導生物組織的仿生修復從事實現牙與骨的重構;提出基於材料開展對生物功能改造的新概念並將其拓展成為全新的研究領域,利用生物與材料功能複合構建成功地實現疫苗改進、生物光解水產氫及腫瘤礦化治療等。在Nature, PNAS, Nat Commun, JACS, Angew Chem.和Adv Mater等高影響力學術刊物上發表論文160餘篇,成果多次被選為科研進展亮點,推進了生物、材料和化學間的相互交叉融合。 

相關焦點

  • 仿生基質小泡用於生物礦化研究
    其中,基質小泡是一類由成骨細胞分泌的細胞外囊泡,大量研究表明基質小泡是生物礦化的起點。那麼,有無可能利用基質小泡在礦化中的關鍵作用使其用於細胞礦化行為的調控呢?近日,武漢大學口腔醫院張玉峰團隊和袁荃團隊合作,設計了仿生基質小泡,探究其在細胞礦化行為調控方面的應用。
  • 文獻直達|牙本質的生物礦化
    因此學界以暴露的有機基質為基礎,提出了一個自下而上的再礦化基質學說(命名為非經典結晶途徑),非經典礦化結晶礦化途徑是由微粒調控的。存在於納米單位中的初級單位稱為預成核簇,其與參與硬組織礦化的非膠原蛋白生物仿生類似物相互隔絕,這些預成核簇隨後聚集形成更大的液態無定型磷酸鈣(ACP)納米顆粒,後者可滲入到膠原基質的纖維間隔,自組裝形成介孔晶體,如圖1所示。
  • 《ACS Nano》生物礦化:仿生貝殼製備超強超韌材料
    就是這層堅硬的外殼存在使它們受得住風暴和潮汐的拍打,海岸巖石的撞擊還有捕食者鋒利牙齒的撕咬。這個外殼中95 %以上是由碳酸鈣所組成的,但是同樣由碳酸鈣組成的粉筆卻十分的脆弱,能輕易的在黑板上留下痕跡。其中的奧秘就在與它的結構,結構決定性質。而對於我們來說,製備具有高強高韌的低密度,可生物相容複合材料,仍然是長期存在的挑戰。對於這一問題,大自然已經給出了它的創意。
  • 生物礦化作用
    礦化作用區別於一般礦化作用的顯著特徵是通過有機大分子和無機離子在界面處的相互作用。從分子水平上控制無機礦物相的結晶、生長,從而使生物礦物具有特殊的分級結構和組裝方式 。近年來研究表明,生物體對生物礦化過程的控制是一個複雜的多層次過程,其中,生物大分子產生排布以及它們與無機礦物相的持久作用是生物礦化過程的兩個主要方面。一般認為生物體內的礦化過程分為四個階段。(1)有機質的預組織:生物體內不溶有機質在礦物沉積前構造一個有組織的微反應環境,該環境決定了無機物成核的位置和形成礦物的功能。該階段是生物礦化進行的前提。
  • 化院樊春海課題組在框架核酸編碼仿生礦化取得進展
    自然界衍化出了以蛋白框架為代表的模板結構,用於引導生物礦化過程,生成各種複雜、精巧的生物硬組織。儘管過去十年,生物礦化及仿生礦化領域有長足的進展,如仿生貝殼結構的構建,但是設計程序可控的仿生礦化方法仍面臨諸多困難,比如磷酸鈣(Calcium Phosphate, CaP)的礦化過程就受到無法精準控制形貌和缺乏普適性方案的限制。
  • 自然科學基金會:我國學者在生物礦化機制方面的
    Tay)教授課題組及美國喬治亞理工學院蔣勝孫(Seung Soon Jang)教授課題組合作的研究成果以「Collagen intrafibrillar mineralization as a result of the balance between osmotic equilibrium and electroneutrality(滲透壓-電荷平衡導致的膠原纖維內礦化)」為題於2016年11月9
  • 模擬生物礦化合成碳酸鈣礦物材料研究獲重要進展
    其中球文石是最不穩定的形態,很少在生物體中觀察到。海洋生物的貝殼通常是由碳酸鈣和有機物質交替構築而成的層狀結構,  相對與單純的碳酸鈣而言,  其擁有優越的機械性能,因此有關模擬碳酸鈣生物礦物的結構一直是科學家們研究和模擬的對象。模擬生物礦化與仿生合成研究融化學、材料科學、生命科學、凝聚態物理等學科於一體,  具有重要的科學意義和廣闊的應用前景。
  • 不同的物種使用相同的機制進行生物礦化
    這是一種頭足類動物,生活在1.46億~1億年前的白堊紀早期。克勞德管的骨架,其特點是一系列的堆疊漏鬥,這是已知最古老的生物礦物化石,大約有5.5億歲。生物礦化是海膽長出棘狀突起、軟體動物形成外殼、珊瑚形成骨骼的過程,也是哺乳動物和其他動物形成骨骼和牙齒的過程。
  • Mater.綜述:生物礦化,從材料方法到生物策略
    ‍‍‍‍在自然界中,生物體可以通過生物礦化製備具有多級有序結構的功能材料,例如珍珠質、牙齒、骨骼和貝殼等。
  • 【生化】生物礦化讓綠藻細胞實現高效持續光合產氫
    但目前氫氣的主要來源還是依賴於石化產業及石油原料,因此世界各國正在研究如何利用太陽能來分解水實現大量和廉價的產氫,這對於二次能源的開發蘊育著廣闊的前景。最近,浙江大學求是高等研究院徐旭榮副教授課題組聯合浙江大學生物物質與信息調控研究中心及上海師範大學藻類光合作用與生物能源轉化實驗室通過跨學科協作在生物光合產氫領域取得重要突破。
  • 奧精醫療上會在即 體外仿生礦化技術平臺助力我國原創高端再生醫學...
    來源:發布易據上交所消息,科創板上市委員會定於2021年1月13日上午9時召開2021年第4次上市委員會審議會議,屆時,深圳市迅捷興科技股份有限公司(以下簡稱「迅捷興」)、奧精醫療科技股份有限公司(以下簡稱「奧精醫療」)將上會接受審核。此次上會的兩家企業屬於截然不同的行業。
  • 礦化膠原材料及其在口腔臨床中應用研究進展
    1.礦化膠原材料的性質 1.1化學組成 天然的骨組織是複雜的生物礦化系統,具有分層結構,其基本單位是由有序、有組織的膠原蛋白和羥基磷灰石組成的礦化膠原蛋白礦化膠原材料則是一種以膠原和羥基磷灰石為主要元素,模擬天然骨基質化學成分和微觀結構的仿生複合材料。 根據以往採用紅外光譜分析儀(FTIR)的研究發現,礦化膠原與膠原兩種膜在特徵吸收峰處基本重合,說明膠原是其主基底材料;而在羥基磷灰石特徵吸收峰處,礦化膠原膜有很強的吸收峰,說明其成分包含羥基磷灰石。
  • 仿生礦化有機-無機雜化纖維
    天然蜘蛛絲有超高的拉伸強度(1150 ± 200 MPa)、優異的斷裂韌性(165 ± 30 J g-1)和斷裂應變(>50)。這都歸功於蜘蛛絲中排列十分有序的超分子網絡結構:蛋白自組裝形成剛性的納米限域結晶β片和柔性的無定形基質。但是蜘蛛會同類相殘,因此不能圈養,導致人們難以大量收集蜘蛛絲。
  • 中美科學家聯合攻關在硬組織礦化機制方面取得重大突破
    在我國每年由於疾病、交通事故及創傷等因素造成的骨缺損、骨折及骨缺失患者人數近1000萬,需要行顱頜面和肢體整形、美容的人數也在千萬人以上。因此,尋找更好的骨再生修復材料,為患者再造健康,是再生醫學研究的前沿和熱點問題。目前的人工合成骨修復材料雖有上百種之多,但仍存在材料降解慢、成骨性能差等問題,而未能獲得滿意的臨床療效。
  • 深圳大學採用原位仿生礦化策略成功製備出碳酸錳礦化納米載體
    近日,深圳大學醫學部生物醫學工程學院黃鵬特聘教授團隊在美國化學會創辦的國際頂級學術期刊《ACS Nano》(影響因子14.588,中科院JCR 1區,TOP期刊)上發表了題為《Tumor-Specific Activatable Nanocarriers
  • 研究發現細菌胞內生物礦化可形成磁性納米化石
    1986年,美國和德國的兩個研究小組在海洋沉積物中發現趨磁細菌死亡後遺留的磁性納米化石-磁小體化石,這直接促使地球科學家(特別是古地磁學和海洋磁學領域的研究人員)加入到趨磁細菌和磁小體化石的研究中。1996年,美國NASA科學家表示,在火星隕石ALH84001中發現疑似磁小體化石的納米級磁鐵礦顆粒,再次掀起從古老沉積物和巖石中尋找磁小體化石開展早期生命、古環境和古地磁研究的熱潮。
  • 【展望】生物礦化在重金屬汙染治理領域的研究進展
    生物礦化在重金屬汙染治理領域的研究進展黨政1, 代群威1,2, 趙玉連1,2, 鄧遠明1, 董發勤1,21.西南科技大學環境與資源學院, 四川 綿陽 621010;2.西南科技大學, 固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室, 四川 綿陽 621010摘要
  • 蘭州獸研所以生物礦化技術研製出耐熱口蹄疫病毒樣顆粒疫苗
    鍾欣 攝中新網蘭州12月24日電 (艾慶龍)記者24日從中國農業科學院蘭州獸醫研究所獲悉,該所獸用納米材料與應用課題組在前期突破口蹄疫病毒樣顆粒關鍵技術及產品工藝的基礎上,進一步利用生物礦化的概念和技術,研製出耐熱口蹄疫病毒樣顆粒疫苗。
  • Nature Communications:嵌入黑磷的細胞外囊泡用於分子識別引導的生物礦化
    文章的策略提供了一種設計仿生工具的方法,以研究生物過程的機制,推動醫學工程的發展。(e)ALP和(f)Runx 2在用或不用NIR照射時用Apt-bioinspired MVs,生物激發MV和PLGA NPs培養的成骨細胞的表達水平。 此外,研究了成骨細胞中ALP,骨鈣蛋白(OCN),I型膠原蛋白α1(Col1a1)和runt相關轉錄因子2(Runx2)的表達水平。
  • 研究實現黑磷基水凝膠的光控原位生物礦化
    近日,中國科學院深圳先進技術研究院研究員喻學鋒與深圳大學副研究員邵俊東等合作,成功利用黑磷的光化學活性實現了水凝膠的光控原位生物礦化。近年來,二維黑磷優異的近紅外光熱效應、生物相容性和生物可降解性,使其在光熱治療、藥物/基因遞送、生物成像和生物傳感器等生物醫學領域中引起了廣泛關注。其中,黑磷的生物可降解性是其區別於其它無機二維光熱材料最重要的特性,它可以在水和氧氣的作用下,降解成人體必需的磷酸鹽(PO43-)。針對這一特性,研究團隊揭示了黑磷的光化學活性,並研究了黑磷基水凝膠的近紅外光控原位生物礦化現象和潛在用途。