简短的评论

，卷:16(9)

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生物矿化激发的有机/无机杂化材料的合成:杂化自组织的有机分子控制

*通信:

Elyna罗山《有机化学:印度期刊》编辑部，英国汉普郡，电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

生物矿物是由生物产生的一类有机/无机杂化化合物。它们是在周围环境中无机和有机成分自组织的结果。由于其特殊的物理和化学能力，这不能通过其有机和无机成分的简单聚合来实现，生物矿物经常表现出高度有序和等级结构纳米级到宏观长度尺度。这些发现激励我们开发新的功能材料，其质量优于现有材料，包括合成材料和天然材料。在这里，我们讨论了生物矿化过程的分子理解的最新进展，以及这些过程如何导致有机/无机杂化材料的创造。我们明确提出基于二氧化硅、氧化铁和碳酸钙生物矿化的基本分子研究的材料创造。

简介

生物矿物是有机/无机混合物质，是生物的重要组成部分，为关键过程提供支持。哺乳动物的骨骼和牙齿包括羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄）₆(哦)₂)，软体动物的壳含有碳酸钙_3.)，硅藻和海洋海绵有无定形二氧化硅(SiO₂)，石鳖齿中含有磁铁矿(Fe_3.O₄)．这些生物矿物具有复杂的层次结构，这使它们具有标准合成材料无法比拟的机械韧性和柔韧性。单个方解石晶体是特殊光感觉器官的一部分，可以作为复眼，存在于海蛇尾的骨骼框架中。一些动物，包括细菌和鸟类，使用磁铁矿纳米晶体作为生物地磁传感器在陆地栖息地找到并生存。由有机和无机成分组成的生物矿物的复杂结构赋予了它们光学和机械能力。大多数生物矿物是由地球地壳中发现的大量物质产生的。此外，它们是在环境温度和pH值接近中性的轻松环境中产生的。生物矿物的生成过程因其有趣的特性而吸引了大量研究，目的是了解其机制并利用它们在工业上合成材料。在过去的三十年中，许多调节生物矿化过程的蛋白质已经被分离和研究。这些蛋白质包括那些促进晶体生长和基质辅助晶体定向、通过表面选择性吸附抑制生长和调节晶体相的蛋白质。尽管长期以来人们一直认为蛋白质对生物矿化过程至关重要，但大多数研究仍然集中在蛋白质的基础检查上，如比较氨基酸序列和生化特征。迄今为止，人们对蛋白质的分子功能了解甚少。在海绵研究中使用生物矿化蛋白导致了材料生产的重大进展。 The silicate in protein, which makes up the skeletons of marine sponges, was isolated from silica spicules. Unexpectedly, this protein demonstrates a direct catalytic function of silica bio mineralization and permits the creation of novel materials with a non-natural composition and a wide range of properties. Many proteins were identified from numerous biominerals in different animals after the detection of silicatein, which encouraged researchers to utilise them for material production. Silaffins extracted from diatoms have the ability to trigger and control silica precipitation. 3 The surface structure of magnetite nanoparticles is controlled by a tiny iron-binding protein called Mms6, which was identified from magneto tactic bacteria. Pif, a calcium-binding protein, controls how much nacre forms in pearl oysters. Fucata pinctada the bio-inspired synthesis of functional organic/inorganic hybrid materials with regulated micro- to纳米级这些从几种生物矿物中分离出来的蛋白质使这些特性成为可能。作为这些基础分子研究的结果，有机分子的功能部分已被用于仿生纳米制造方法和生物灵感材料的创造。在这篇综述中，我们描述了一些生物系统中生物矿化的基础分子研究的新进展。在这里，我们集中研究碳酸钙、氧化铁和二氧化硅。我们还强调在有机和无机功能材料的精心控制合成中使用生物矿化相关蛋白。使用从动物和/或纯化的蛋白质大分子由于生物矿化基础研究的发现，我们已经能够创造出各种有机/无机杂化材料。尽管大多数生物系统都具有极其复杂的生物矿化途径，但当代仿生和仿生合成仅基于这些机制的特定元素。使用涉及许多分子的不同合成方法将允许材料的分层组织以及晶体大小、形态、表面结构、组成和结晶度的调整。这些概念也将更容易创造生态友好的功能性有机/无机杂化材料，具有各种特殊的品质，如重量轻、高柔韧性、机械强度、动态功能和结构层次。