江南大學化學與材料工程學院陳明清教授團隊在仿生礦化材料方面取得重要進展，研究成果以“Bio-inspired mineral fluorescent hydrogels cross-linked by amorphous rare earth carbonates” 為題于10月06日發(fā)表在化學類綜合性期刊 《Chemical Communications》，20級博士研究生周家華為第一作者，陳明清教授為通訊作者。該工作得到國家自然科學基金和江蘇省自然科學基金等項目的資助。
生物礦化是一種溫和且高度可控的自然過程，其最為顯著的特征是通過有機大分子與無機離子的界面相互作用，在分子水平控制礦物的生長，使所得材料具有特殊的分級結(jié)構(gòu)和組裝方式，并隨之帶來優(yōu)異的力學強度與豐富的功能。目前為止，由于生物體的復(fù)雜性，在體外模擬生物礦化依然是一個挑戰(zhàn)。
前期有工作表明，聚電解質(zhì)類高分子——聚丙烯酸（PAA）能夠模仿蛋白質(zhì)的功能，在水溶液中控制碳酸鈣（CaCO3）的生長。其中，較高的分子量的PAA在控制CaCO3生長的同時，也會因和CaCO3的界面相互作用而物理交聯(lián)，得到塑性的、可自修復(fù)的礦化復(fù)合凝膠，并在傳感、黏合、藥物遞送等方面有諸多應(yīng)用。
陳明清課題組成員在此基礎(chǔ)上，力圖將該體系擴展至更多的礦物種類，以滿足更多復(fù)雜的需求。在嘗試更換了不同種類的礦物離子之后，該團隊建立了以庫倫定律為核心的界面相互作用模型，提出相比Ca2+離子更高價態(tài)和更大離子半徑的稀土離子能夠形成類似礦化凝膠的假設(shè)，并被實驗結(jié)果驗證。所得凝膠保留了塑性和自修復(fù)性，并引入了稀土元素特殊的熒光性質(zhì)。該項工作為仿生礦化凝膠的應(yīng)用擴大了制備基礎(chǔ)，也為仿生礦化材料的合成提供了一定的理論指導(dǎo)。
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