双模板介导合成类骨磷灰石的研究进展

天然骨形成是一个多模板协同共组装的过程。与单模板自组装相比,双模板介导合成的类骨磷灰石具有与天然骨更加相近的多级结构,在生物矿化研究领域具有更重要的研究意义。本文介绍了双模板介导合成类骨磷灰石的研究进展,探讨了双模板的选择、设计及模板分子间的相互作用,阐述了模板对磷灰石晶体成核的调控机制。通过双模板介导自组装生成的磷灰石材料,以其特有的仿生多级结构和骨诱导效果,在骨缺损修复、齿科修复、表面涂层及药物载体等领域具有广阔的应用前景。     

羟基磷灰石/胶原矿化机理的研究进展

仿生合成的羟基磷灰石(HAp)/胶原复合材料的结构和成分与天然骨相似,具有很好的生物相容性、生物活性和生物可降解性,有望成为新一代的骨替代材料。羟基磷灰石/胶原矿化过程其实质是晶体在自组装的胶原纤维上形成的过程,但这一过程在体内是如何进行的至今仍然不清楚。对胶原矿化机理的研究能为制备具有更优越结构和功能的新型骨替代材料提供理论参考。本文概述了羟基磷灰石/胶原矿化机理的研究进展。     

纳米羟基磷灰石/聚合物复合骨修复材料

寻找理想的骨修复材料一直是骨科材料领域研究热点。自然骨是由纳米羟基磷灰石和胶原构成的纳米复合材料。源于仿天然硬组织构想的纳米磷灰石-有机高分子复合材料是把高韧性的高分子基质与高刚性的纳米无机磷灰石晶体巧妙结合,使其最大程度地实现两种成分的优势互补和协同优化,赋予仿生纳米复合材料高强韧的力学性能。与组成同样重要的是结构因素,这种材料包括不同尺寸的架构组织和可控取向。纳米羟基磷灰石/高分子复合材料已成为骨组织修复材料领域的研究热点和发展方向。本文综述了近些年用于人体骨组织修复材料的纳米羟基磷灰石/天然(或非天然)高分子材料的制备技术、性能等方面研究进展及现状,并对其发展提出了展望。     

刺激响应型肽自组装及其应用

肽自组装体由于具有结构稳定、易调控、生物相容性好、可生物降解等优点,在构筑新型材料及生物医药领域表现出了巨大潜力。本文介绍了肽自组装的概念、机理和应用,详细归纳了刺激响应型肽自组装的研究进展;按照刺激源的不同将刺激响应型肽自组装分为pH响应型肽自组装、温度响应型肽自组装、溶剂响应型肽自组装、光响应型肽自组装、超声波响应型肽自组装以及离子响应型肽自组装;列举了肽自组装在药物控释、脊髓损伤修复、仿酶催化、生物模板等领域的应用。最后,基于目前肽自组装存在的一些问题(如影响肽自组装结构的外界因素不易精准把控、自组装的研究与生命科学领域的交叉程度低等)对肽自组装的发展做了展望。     

以大蓟髓芯为模板制备复合孔生物活性玻璃及其体外成骨性能

以天然植物大蓟髓芯为大孔模板, 以嵌段共聚物为介孔软模板, 制备了孔径为60~100 μm、孔壁为介孔相的高度有序多级复合孔生物活性玻璃. 用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)及N2吸附-脱附等测试手段对合成的样品进行了表征. 结果表明, 合成的材料精确地复制了植物模板的形貌, 同时具有较高的比表面积和较大的孔容. 通过体外模拟生理体液测试表明, 这种复合孔生物活性玻璃可诱导羟基磷灰石晶体在其表面形成, 具有良好的体外成骨性能, 因而在骨组织修复方面具有潜在应用前景.     

功能性无机-晶态纳米纤维素复合材料的研究进展与展望

纤维素是自然界储藏量最大,可再生且可生物降解的生物高分子。晶态纳米纤维素是天然纤维素复合材料的结构支撑体,其多级孔道结构,手性液晶排列和活性羟基官能团赋予它优异的模板效应。本篇综述回顾了功能性无机-晶态纳米纤维素复合材料的研究进展。概述组装方法,侧重讨论静电纺丝法,细菌纤维素和纤维素气凝胶模板矿化法,凝胶-溶胶法,溶液浇铸法和静电层贴法的组装特点。扼要介绍了晶态纳米纤维素的形貌和晶体结构,提取方法,排列方式,化学修饰和溶剂等。天然复合材料的生物功能与其多级结构和多元组分的协同效应息息相关,文章以木质纤维素的刚性和海参表皮的化学感应性为例,浅谈晶态纳米纤维素微束的螺旋结构和纤维素复合体的多级结构在仿生组装功能性纤维素复合材料中的应用。最后,作者对晶态纳米纤维素在设计组装功能性复合材料领域的未来方向提出了一些设想,藉此综述抛砖引玉。     

两亲性多肽自组装及其应用

两亲性多肽分子具有类似天然磷脂分子的两亲特性、丰富的分子结构、独特新颖的组装体结构以及特殊的生物学功能,是多肽自组装研究的热点领域.本文总结了近年来关于两亲性多肽自组装研究及应用的进展,介绍了几种常见的两亲性多肽,并进一步阐述其分子结构特征、组装行为和机理、组装体结构和功能以及在纳米技术和生物医学领域中的应用.     

双模板体系中多级结构碳酸钡晶体的控制合成

在用细乳液聚合法制备聚合物微球的基础上,以此聚合物形成的不溶性自组装膜与可溶性的修饰剂聚丙烯酰胺组成的双模板为三维聚合物模板体系,成功完成了多孔、刺球等具有复杂多级结构碳酸钡晶体的制备.实验过程中发现,调节双模板的组成可精确调控碳酸钡晶体的成核与生长.同时,多孔碳酸钡晶体为典型的大孔材料,孔径为103.4 rm,BET...     

无模板组装法制备的杂化微囊及其功能特性

纳米颗粒-大分子杂化微囊的独特组成及结构,决定了其同时具有纳米颗粒本身的物理化学性能与微囊的包封、保护和传输功能,在生物医学领域有着极其重要的应用。主要介绍杂化微囊最新的无模板自组装制备方法及其功能特性的研究进展。近几年发展起来的空心微囊无模板自组装制备方法,区别于传统的层层自组装制备方法,基于分子间的静电吸引作用,无...     

天然高分子复合羟基磷灰石材料的制备与应用

羟基磷灰石(HA)是人类与动物骨骼中主要无机物组成成分,因其具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导作用,作为新型合成生物材料已应用于骨组织的修复与替代技术。本文在介绍HA主要制备方法(如:沉淀法、乳液法、水热反应法、溶胶-凝胶法、机械化学法、固态合成法、水解法、超声化学法、热解法、模板法和电沉积法等)和应用的基础上,重点综述了各类天然高分子与HA复合材料的制备及应用研究进展。天然高分子,如:纤维素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、蛋白(包括胶原蛋白、明胶、角蛋白、丝蛋白和植物蛋白)等,与HA复合后制备的天然高分子复合羟基磷灰石材料,在保持其生物相容性的同时,又能改善复合材料的机械性能与生物活性,使其可用于医用材料、载体材料和吸附分离材料。最后,本文指出为了满足生物体内的特殊环境(如强的韧性、与骨生长速度匹配性能等)及不同领域的要求,天然高分子复合HA材料需要发展的方向。     

Porphyrin/Ionic-Liquid Co-assembly Polymorphism Controlled by Liquid–Liquid Phase Separation

Understanding and controlling multicomponent co-assembly is of primary importance in different fields, such as materials fabrication, pharmaceutical polymorphism, and supramolecular polymerization, but these aspects have been a long-standing challenge. Herein, we discover that liquid–liquid phase separation (LLPS) into ion-cluster-rich and ion-cluster-poor liquid phases is the first step prior to co-assembly nucleation based on a model system of water-soluble porphyrin and ionic liquids. The LLPS-formed droplets serve as the nucleation precursors, which determine the resulting structures and properties of co-assemblies. Co-assembly polymorphism and tunable supramolecular phase transition behaviors can be achieved by regulating the intermolecular interactions at the LLPS stage. These findings elucidate the key role of LLPS in multicomponent co-assembly evolution and enable it to be an effective strategy to control co-assembly polymorphism as well as supramolecular phase transitions.     

生物磷灰石中羟基的存在形式及晶体结构*

骨磷灰石晶体的化学组成、晶体结构和短程有序对骨的生理和结构功能起着重要作用,但骨矿物晶体是否含有OH^－存在多年的争论,以及B型碳酸盐磷灰石中碳酸根替换的精确位置仍没有完全弄清。本文综述了生物磷灰石矿物的成分和晶体结构方面的最新研究进展。介绍了运用广泛的化学分析方法和光谱技术研究骨矿物晶体中OH^－存在形式。讨论了碳酸根离子在磷灰石晶体中的A型和B型替换。更深入地探讨了生物磷灰石稳定性、替代机制及许多表面现象。     

磷灰石晶体构型及其与生物分子相互作用的计算模拟研究

生物磷灰石是动物和人体骨骼及牙釉质的主要无机矿物成分,磷灰石矿物晶体的组成和结构影响了骨及牙釉质的机械强度和生理功能。羟基磷灰石空间群的确定一直存在争议,其中羟基存在两种不同排列方式,使得其具有六方和单斜两种晶相。另外,磷灰石晶体结构中的类质同象替换,影响了其结构、物理和化学特性。本文综述了计算机模拟方法在原子及分子水平上对磷灰石晶体的空间群确定、磷灰石替代机制、小分子及生物大分子相互作用的研究,对磷灰石晶体化学、界面化学及开发生物材料的深入研究具有一定的科学意义和较强的应用价值。     

Time-encoded bio-fluorochromic supramolecular co-assembly for rewritable security printing

Innovative fluorescence security technologies for paper-based information are still highly pursued nowadays because data leakage and indelibility have become serious economic and social problems. Herein, we report a novel transient bio-fluorochromic supramolecular co-assembly mediated by a hydrolytic enzyme (ALP: alkaline phosphatase) towards rewritable security printing. A co-assembly based on the designed tetrabranched cationic diethynylanthracene monomer tends to be formed by adding adenosine triphosphate (ATP) as the biofuel. The resulting co-assembly possesses a time-encoded bio-fluorochromic feature, upon successively hydrolyzing ATP with ALP and re-adding new batches of ATP. On this basis, the dynamic fluorescent properties of this time-encoded co-assembly system have been successfully enabled in rewritable security patterns via an inkjet printing technique, providing fascinating potential for fluorescence security materials with a biomimetic mode.

Rewritable security printing has been successfully achieved based on a biofuel-driven transient supramolecular co-assembly mediated by an enzyme, providing fascinating potential for artificial functional materials with a biomimetic mode.     

可降解自固化类骨磷灰石支架的研究

0引言一直以来,钙磷生物材料如羟基磷灰石(hy-droxyapatite,HA)由于其成份与骨的无机成份相似,具有良好的生物相容性,作为骨修复材料引起了人们广泛的兴趣。磷酸钙骨水泥是一类可在生理条件下自固化的非陶瓷型类HA人工骨材料,这种由磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)转变而成的HA,与天然骨磷灰石有类似的组成结构,植入人体后可参与新陈代谢,促进骨组织生长[1,2]。一些研究显示,CPC具有成骨活性和生物降解性,在体内被吸收的同时可引导新骨的生成,从而可克服自体骨、磷酸三钙陶瓷因吸收降解过快造成的局部缺陷以及陶瓷型HA长…     

两亲性嵌段共聚物PMnEOS-b-PAA的可控合成及与PS-b-PAA共组装体的形貌

在苯乙烯单体的对位引入具有亲水性链段的乙二醇单元, 利用可逆加成断裂链转移聚合方法(RAFT), 可控合成了几种新的两亲性嵌段共聚物聚(4-乙烯基苄基乙二醇单甲醚)-b-聚丙烯酸(PMnEOS-b-PAA, n=1~3), 对其温敏和pH敏性质进行了初步研究. 同时, 研究了PMnEOS-b-PAA分别在亲水性环境下(四氢呋喃/水)和亲脂性环境下(四氢呋喃/甲苯)自组装体的形貌. 将聚对二乙二醇单甲醚苯乙烯-b-聚丙烯酸与聚苯乙烯-b-聚丙烯酸按质量比1:1[m(PMDEOS-b-PAA)/m(PS-b-PAA)=1:1]共混进行共组装, 在四氢呋喃/甲苯体积比为2∶1的混合溶剂中, 发现了一类新型具有均匀分布内部孔道且表面光滑的球形组装体. 进一步研究了该组装体的可重复性和组装机理, 为其后期应用于工业上的负载催化、 小分子识别与释放提供了一种新的策略.     

Infrared spectroscopy of the mineralogy of coprolites from Brean Down: evidence of past human activities and animal husbandry

The mineralogy of 11 concretions from the Bronze Age settlement horizons at Brean Down near Weston-super-Mare, Somerset, UK, has been examined by infrared spectroscopy. The concretions are found to contain calcite and apatite and, in some cases, quartz. Four further concretions from the later Iron Age Meare Village, soil samples from Brean Down and mineralised samples of known faecal origin from a cesspit within the Tudor Merchant's house in Tenby have been similarly examined. It is found that all samples contain calcite, but only the concretions and the Tenby cesspit samples contain apatite. None of the soil samples contain apatite, although these are relatively high in quartz. This suggests that the concretions are coprolites and that the apatite has a biological origin in small bone fragments. The infrared study is backed up by scanning electron microscopy which confirms the presence of phosphorus in the coprolite samples and shows a morphology suggestive of the presence of bone fragments; it is likely, therefore, that the coprolites result from a carnivore--most probably from dogs. The findings show the usefulness of infrared spectroscopy for the rapid identification of mineralised coprolitic material from archaeological sites.     

Electrostatic Complementarity Drives Amyloid/Nucleic Acid Co-Assembly

Proteinaceous plaques associated with neurodegenerative diseases contain many biopolymers including the polyanions glycosaminoglycans and nucleic acids. Polyanion-induced amyloid fibrillation has been implicated in disease etiology, but structural models for amyloid/nucleic acid co-assemblies remain limited. Here we constrain nucleic acid/peptide interactions with model peptides that exploit electrostatic complementarity and define a novel amyloid/nucleic acid co-assembly. The structure provides a model for nucleic acid/amyloid co-assembly as well as insight into the energetic determinants involved in templating amyloid assembly.