科技名词

仿生矿化

biomimetic mineralization

定义：模拟生物过程产生无机材料和生物高分子复合材料的原理，进行纳米材料合成的方法。

学科：生物物理学_纳米生物学_纳米仿生学

相关名词：矿化 去矿化 外骨骼

【延伸阅读】

仿生矿化即模仿生物的矿化。生物矿化是生物体产生不同功能无机物的过程，这些功能包括生物组织强化、磁性或重力感知以及元素储存等。这些无机物在合成过程中受到生物体精密的调控，产生精细的微观结构，有着极为优异的力学性能，例如兼具强度高和韧性强两种优点（这在常规工程材料中是难以同时存在的）。因此，研究者们就探索模仿生物矿化的过程，人工制备新型材料。

常见的生物矿化材料有碳酸钙（如珊瑚和软体动物外壳）、羟基磷灰石（牙齿和骨骼重要组成部分）和无定形二氧化硅（如海绵骨针、硅藻的细胞壁）。它们主要起到强化、支撑、保护作用。一些不太常见而起特殊作用的生物矿化材料，通常是特定的物理特性或生物所处的极端环境所诱导产生的。例如，有一种磁性细菌可以产生铁的氧化物，以此通过地球磁场来帮助自身定位。再如，甲壳类动物可产生卤化物（如氟化钙），起重力感应的作用。

仿生矿化的研究热点聚焦于碳酸盐和磷酸盐上，并且在医学领域已经取得可喜的成果。清华大学再生医学与仿生材料研究所崔福斋教授带领的团队发明的“纳米晶磷酸钙胶原基骨修复材料”，获得了2008年度国家技术发明二等奖，为骨伤患者的骨修复带来了福音。浙江大学唐睿康教授带领的团队发明出一种牙齿仿生修补液，在牙釉质的缺损处滴上两滴，48小时内缺损表面就能“长”出2.5微米厚的修复层，其成分、微观结构和力学性能与天然牙釉质几乎完全相同，并且可以与原有组织无缝相接。

仿生矿化处于材料科学、生命科学、化学和医学的交叉领域，其研究成果不仅将现代生物医用材料提高到一个全新的层次，还会有力地促进和推动生物控制论、新型纳米材料等领域的发展。