江南大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院陳明清教授團(tuán)隊(duì)在仿生礦化材料方面取得重要進(jìn)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(xué)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(xué)基金和江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)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(jī)大分子與無機(jī)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(xué)強(qiáng)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(kuò)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(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)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(xiàng)工作為仿生礦化凝膠的應(yīng)用擴(kuò)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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