仿生功能生物界面材料.pdf

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1、第36卷第1期武汉理工大学学报V0lI36No．12014年1月JOURNALOFⅥmANUNIVERSITYOFTECItNOLOGYJarL2014doi：10．3963／j．issn．1671—4431．2014．01．001仿生功能生物界面材料陈文锐，卿光焱，孙涛垒(武汉理212大学材料复合新技术国家重点实验室，武汉430070)摘要：控制材料表面的化学和物理性质，进而对包括细胞及生物分子在内的生物个体在表面的行为进行操控是生物材料研究的一个重要任务。自然界中的生物系统表现出许多独特的性质，1)自然界中生物材料的优越性与表面

2、的多尺寸微纳米结构有关；2)生物系统通常采用多重弱相互作用，如氢键作用、亲疏水效应等来解决生物分子相互作用的问题；3)自然界中的生物分子通常是手性分子并且偏好表现为某一特定的对称构型。总结了以这些特征而设计的带有独特功能的新型生物界面材料，重点阐述了纳米界面材料、智能生物界面材料和手性生物界面材料等。关键词：界面材料；智能；手性；响应性中图分类号：O647文献标识码：A文章编号：1671—4431(2014)01—0001一llFunctionalBiointerfaceMaterialsInspiredfromNatureCHEN

3、W一rui，QINGGuang—yan，SUNTao—lei(StateKeyLaboratoryofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesisandProcessing，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China)Abstract：ItisoneofthemostimportanttaskstOmanipulatetheinterfaciallychemicalandphysicalproperties，furthertomodulatethebe

4、haviorsofcellsandbiomoleculesonthematerialsurfaces，whichwil1largelypromotehigh-performancebiomaterialsanddevices．Inthisaspect，biologicalsystemsinnaturegiveUSlotsofinspirations．ThefirstoneisthatthesuperiorattributesofnaturalbiomaterialsarecloselyrelatedtOthemulti-scalem

5、icro-andnanostructuresonthesurface~thesecondoneisthatbiologicalsystemusuallyreliesonhighlyspecificweakinteractionstomodulatebiomoleculeinterac—tions；thethirdoneisthatmostofbiomoleculesinnaturearechira1moleculesandshowhighpreferenceforonespecificenantiomorphousconfigura

6、tion．Thesefeaturesbringmanyinspirationstoconstructnovelbiointerfacematerialssuchasstructura1biointerfacematerials，smartbiointerfacematerialsandchiralbiointerfacematerials．Thispaperintroducedre—centprogressesintheseaspects，andprospectiveoftheseresearches．Keywords：interf

7、acialmaterials；smart；chiral；responsive随着现代医学和生物科技的发展，越来越多的人工材料与器件应用于人体和生物体，例如生物检测器件，可植入材料，组织工程材料等[1七]。在这些应用中存在两个基本的科学问题：细胞与材料在界面上的相互作用，以及生物分子与材料在界面上的相互作用。在这些方面，生物体系中存在一些独特的机制来解决相互作用的问题，这为生物界面材料的研究带来了很多启示[3]。在这些启示的基础上，科学家们从物理和化学领域里寻找到了帮助L4]。例如，在外界刺激存在时，响应性聚合物能可逆地改变其物化性质

8、，基于这种性质，它们已经广泛地被用作智能涂层和响应性生物界面材料，包括药物控制释放、生物传感、生物分离等。从仿生的观点看，自然界中的生物系统表现出许多独特的性质，首先是利用多重结构效应在细胞外基质中控制润湿性，且更进一步影响细胞外基质