凝胶介质中仿生矿化过程的研究.pdf

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1、第22卷第11期化学进展Vol.22No.112010年11月PROGRESSINCHEMISTRYNov.，2010*凝胶介质中仿生矿化过程的研究史莹耿家青杨冬(天津大学化工学院系统生物工程教育部重点实验室天津300072)摘要本文综述了凝胶介质中仿生矿化过程的研究进展。仿生矿化是当前化学、生物学和材料科学的研究前沿和热点。近年来，越来越多的生物学证据表明:生物体中的蛋白质和多糖等生物大分子，往往通过超分子组装形成凝胶状基质网络，进而对生物矿化过程施加影响。因此，凝胶介质中的仿生矿化研究对深入了解生物矿化机理，以及从理论上指导先进功能材料的设计和合成具有重要意

2、义。迄今为止，研究人员已经对天然和合成高分子凝胶、超分子水凝胶和无机凝胶等多种凝胶介质中的仿生矿化过程进行了研究。结果表明:凝胶介质主要通过其三维网络结构限制反应离子在其内部的扩散速率，并掺杂到无机矿物的晶体结构中，从而影响生成晶体的形貌和构造;而且在有机基质(如水溶性有机高分子和自组装单层等)的协同作用下，凝胶介质中的仿生矿化过程也呈现出与水溶液中不同的特点。此外，本文还介绍了当前对凝胶介质中矿物形貌的调控和矿化机理的几种不同观点，并对该领域未来的研究和应用进行了展望。关键词仿生矿化凝胶无机晶体形貌调控+中图分类号:Q811.7;O743.52文献标识码:A文章编

3、号:1005-281X(2010)11-2224-08Bio-InspiredMineralizationProcessinGelMediaShiYingGengJiaqingYangDong(KeyLaboratoryofSystemsBioengineering，MinistryofEducation，SchoolofChemicalEngineeringandTechnology，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)AbstractThisreviewintroducestheresearchprogressofth

4、ebio-inspiredmineralizationprocessinthegelmedium.Bio-inspiredmineralizationistheleadingedgeandhotspotoftheresearchinthefieldsincludingchemistry，biologyandmaterialsscienceatpresent.Recently，moreandmoreeffortsprovethatthebiomolecules，suchastheproteinandpolysaccharide，usuallyformthegelati

5、nousreticularmatrixintheorganism，whichcaninfluencethebiomineralizationprocess.Therefore，theresearchofbio-inspiredmineralizationprocessesinthegelmediumisimportanttounderstandthebiomineralizationmechanism，andguidethedesignandsynthesisofadvancedfunctionalmaterials.Untilnow，thebio-inspired

6、mineralizationprocessinthegelmediaincludingthenaturalandman-mademacromoleculegel，supermoleculehydrogel，andinorganicgel，etc.hasbeeninvestigated.Thecurrentexperimentalresultsshowthatthegelmediacontrolthemorphologyofinorganiccrystalsbyprimarilyinhibitingthediffusionofreactantionsintheirne

7、tworkstructureanddopingintotheformedcrystals.Moreover，thebio-inspiredmineralizationinthegelmediumcooperatingwithorganicmatrices，suchaswater-solubleadditivesandself-assembledmono-layers(SAMs)，exhibitsdifferentcharactersfromthatinaqueoussolution.Inaddition，thisreviewalsointroducessever