江南大学陈明清教授团队:在仿生矿化材料方面取得重要进展

江南大学化学与材料工程学院陈明清教授团队在仿生矿化材料方面取得重要进展,研究成果以“Bio-inspired mineral fluorescent hydrogels cross-linked by amorphous rare earth carbonates” 为题于10月06日发表在化学类综合性期刊 《Chemical Communications》,20级博士研究生周家华为第一作者,陈明清教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金和江苏省自然科学基金等项目的资助。

江南大学陈明清教授团队:在仿生矿化材料方面取得重要进展

生物矿化是一种温和且高度可控的自然过程,其最为显著的特征是通过有机大分子与无机离子的界面相互作用,在分子水平控制矿物的生长,使所得材料具有特殊的分级结构和组装方式,并随之带来优异的力学强度与丰富的功能。目前为止,由于生物体的复杂性,在体外模拟生物矿化依然是一个挑战。

前期有工作表明,聚电解质类高分子——聚丙烯酸(PAA)能够模仿蛋白质的功能,在水溶液中控制碳酸钙(CaCO3)的生长。其中,较高的分子量的PAA在控制CaCO3生长的同时,也会因和CaCO3的界面相互作用而物理交联,得到塑性的、可自修复的矿化复合凝胶,并在传感、黏合、药物递送等方面有诸多应用。

陈明清课题组成员在此基础上,力图将该体系扩展至更多的矿物种类,以满足更多复杂的需求。在尝试更换了不同种类的矿物离子之后,该团队建立了以库伦定律为核心的界面相互作用模型,提出相比Ca2+离子更高价态和更大离子半径的稀土离子能够形成类似矿化凝胶的假设,并被实验结果验证。所得凝胶保留了塑性和自修复性,并引入了稀土元素特殊的荧光性质。该项工作为仿生矿化凝胶的应用扩大了制备基础,也为仿生矿化材料的合成提供了一定的理论指导。

江南大学陈明清教授团队:在仿生矿化材料方面取得重要进展

文献链接:

https://doi.org/10.1039/D0CC06223E

相关新闻

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

微信