仿生矿化与硬组织修复

金晔丽 潘海华 唐睿康＊，

(1浙江大学化学系，杭州 310027)

(2浙江大学求是高等研究院，杭州 310027)

0 引 言

生物硬组织如脊椎动物的牙和骨，软体动物的外壳等具有分层有序的结构特征、优异的机械性能，在生物体内发挥防护、支撑、运动和咀嚼摄食等重要生理功能。生物硬组织是通过生物矿化过程形成的。35亿年前，生物矿化现象就普遍存在于动物、植物以及微生物中[1]，经过漫长的生物进化，生物体可通过碳酸钙、磷酸钙等常见矿物晶体装配出具有多层次有序结构的牙齿、骨骼等硬组织。生物矿化学科就是研究生物分子和生物基质如何调控矿物晶体的形成机制，包括生物矿物的组成、结构和形成过程，生物矿化相关蛋白质的功能，如蛋白质对矿物晶体的作用、识别和对矿物结晶的调控等。

受生物矿化启发，仿生矿化利用生物矿化原理在体外制备类似生物矿物的有机-无机复合结构材料，或者模拟生物矿化环境，研究有机分子调控矿物结晶的机制。通过仿生矿化研究，人们已成功制备出类牙、类骨和类贝壳等有机-无机分层结构材料，有助于高性能储能、催化、分离以及高强增韧和硬组织替代材料的制备。

近年来，随着我国人口老龄化和饮食结构改变，有关牙和骨的健康问题日渐凸显，比如龋齿问题、骨缺损、普遍存在于老年人群中的骨质疏松问题，这些硬组织损害和疾病往往是不可逆的，需要硬组织替代生物材料的植入来辅助生物体的修复。……