首页 | 科技 | 资讯 | 热点 | 软件 | 产业 | 手机 | 技术 | 互联网 | 数码 | 关注 |

 

我国科研人员揭示生物矿物内预应力起源直接证据
发布时间：2022-04-12 11:10:50 文章来源：科技日报
4月11日，记者从武汉理工大学获悉，该校傅正义院士团队平航副研究员在材料过程仿生制备新技术研究方面取得创新性进展，为揭示生物矿物内预应力

4月11日，记者从武汉理工大学获悉，该校傅正义院士团队平航副研究员在材料过程仿生制备新技术研究方面取得创新性进展，为揭示生物矿物内预应力的起源提供了直接证据，相关成果在《科学》上发表。

据介绍，自然生物物质制造过程是数十亿年进化和自然选择的结果，可以在室温完成结构形成过程，得到独特的微结构和优异性能（如贝壳、牙齿、骨头等）。傅正义团队认为，自然生物物质精妙的生物制造过程值得学习，用于发展材料的制备新技术。

为此，该团队提出一个新的研究方向，受生物过程启示的制备技术，也称为材料过程仿生制备技术。其主要思想和方法是，从生物制造过程或者生物制造过程—生物结构的关系中得到启示和灵感，发展材料的合成与制备新技术。

天然骨骼形成作为典型生物制造过程。矿化胶原纤维是骨骼基本构造单元，羟基磷灰石在胶原纤维内部取向合成，形成特殊结构使得骨骼具有优异的力学与功能特性。

受骨骼结构形成过程启发，平航设计了胶原纤维内限域合成与原位研究实验系统。以具有胶原纤维连续定向排列的肌腱组织为基础，实现碳酸锶晶体在胶原纤维内部的合成。首次发现和证实合成产物形成兆帕级的收缩应力，制备出预应力复合微管。

采用原位拉曼分析、同步辐射小角X射线散射原位分析、同步辐射广角X射线散射分析等方法，揭示碳酸锶晶体在胶原纤维限域空间内结构形成动力学过程和预应力形成的机制。改变矿化溶液的化学组成和其他条件，可调控预应力的大小和预应力形成的速率。该研究还表明，不同无机材料在胶原内部合成，均会产生兆帕级收缩应力。

借鉴骨骼中诱导矿化蛋白的功能特性，平航设计了一种既能结合胶原又能结合磷灰石的多功能重组蛋白，它能在胶原纤维空缺区域里调节羟基磷灰石的生长，使合成的羟基磷灰石沿胶原纤维呈现周期性排列。

研究首次实现氟化钙纳米晶体在胶原纤维内的周期性有序合成与结晶，揭示其结构形成过程是前驱体先从空缺区域进入胶原、然后扩散进入重叠区域，而非传统观点认为的前驱体渗入胶原后直接沿纤维长轴扩散的过程。并且首次实现了胶原纤维内限域合成碳酸锶压电功能材料。

据悉，这些研究对揭示骨骼形成过程有生物学借鉴意义，对多功能复合材料的合成与制备也有重要指导意义。武汉理工大学材料复合新技术实验室为第一通讯单位，德国马普胶体界面研究所为合作单位；平航为第一作者，傅正义院士、Wolfgang Wagermaier博士、Peter Fratzl教授为共同通讯作者。（科技日报 记者吴纯新 通讯员黄玲林）

关键词： 胶原纤维 结构形成 羟基磷灰石

热点HOT

  • 新冠病毒不断变异 我国科学家发现早期控制新冠病毒感染新策略
    新冠病毒不断变异 我国科学家发

    面对不断变异的新冠病毒，传统的应对手段显得有些捉襟见肘。究竟有没有简单、实用的手段对抗当前的新冠流行?经过深入研究，中国医学科学院

  • 充分发挥信息化优势 用信息通信技术为疫情防控保驾护航
    充分发挥信息化优势 用信息通信

    疫情就是命令，防控就是责任。近期，国内多个省份出现新冠肺炎疫情，在这场没有硝烟的战疫中，通信人风雨无阻，时刻响应，积极投入抗击疫情

  • 国内在建最长干线公路湖底隧道 竺山湖隧道围堰完成施工
    国内在建最长干线公路湖底隧道

    国内在建最长干线公路湖底隧道——竺山湖隧道围堰完成施工。竺山湖隧道位于江苏宜兴全长7 81公里，为全长15 7公里的341省道——江苏无锡马

  • 不断丰富数字化手段 安徽电信持续提升客户服务质量
    不断丰富数字化手段 安徽电信持

    为进一步提升移动客户障碍处理效率和服务感知，近来，中国电信安徽公司积极践行以客户为中心理念，不断丰富数字化手段，持续提升移动客户服

  • 居民消费水平提升 持续驱动“种草经济”发展
    居民消费水平提升 持续驱动“种

    种草经济实为注意力经济的延伸。注意力经济是指企业最大限度吸引用户或消费者的注意力，通过培养潜在的消费群体，以期获得最大未来商业利益

  • 江苏宿迁打造全围闭智能感知工程 “智慧大脑”让治安防控更高效
    江苏宿迁打造全围闭智能感知工程

    喂，110吗，黄河小学南门对面停车场有人持棍伤人!3月9日15点17分，江苏省宿迁市黄河派出所接到报案。不到1分钟，警方就通过附近前端感知设

  • 植入电极针对脊神经进行不同频率低电压电刺激 有望成唤醒“植物人”良方
    植入电极针对脊神经进行不同频率

    从陆军军医大学新桥医院神经外科获悉，该院目前在临床开展的脊髓电刺激手术，通过植入电极针对脊神经进行不同频率的低电压电刺激，可促进意

  • 各环节无缝衔接 南昌8小时实现方舱医院网络覆盖
    各环节无缝衔接 南昌8小时实现

    近日，江西疫情形势复杂，为坚决打好打赢疫情围剿清零攻坚战，南昌市新建区欣悦湖体育馆昼夜抢建方舱医院，中国联通南昌市分公司积极响应方

  • 我国云游戏市场收入已达40.6亿元 同比增长93.3%
    我国云游戏市场收入已达40.6亿元

    日前，中国信通院联合IDC发布的《全球云游戏产业深度观察及趋势研判研究报告(2022年)》显示，2021年，我国云游戏市场收入已达40 6亿元，同

  • 新项目持续导入 深天马AMOLED出货量将进一步提升
    新项目持续导入 深天马AMOLED出

    深天马在投资者互动平台上称，公司 2021 年柔性 AMOLED 出货总量同比取得明显增长，产品技术和工艺水平也得到快速提升，随着新项目的持

新闻LOVE