【Science】武汉理工实现预应力复合微管在胶原纤维之外合成

近日，武汉理工大学傅正义研究员团队平航副研究者员在胶合板操作过程仿生提纯新技术研究者方面取得创新性进展，成果以“Mineralization Generates Megapascal Contractile Stresses in Collagen Fibrils”为题，公开发表在International顶级期刊《Science》（科学）上。胶合板复合新技术国家重点实验室为第一通讯单位，德国马普胶体介面研究者所为携手单位；平航副研究者员为第一作者，傅正义研究员、Wolfgang Wagermaier博士、Peter Fratzl客座教授为共同通讯作者。

自然海洋生物有机物的生产商操作过程是数十亿年进化和自然选择的结果，可以在室温完成结构其设计成型操作过程，得到独特的微结构其设计和优异的机动性（例如：贝壳、臼齿、骨头等）。傅正义团队提单单批评自然海洋生物有机物引人入胜的海洋生物生产商操作过程特别学习，以发展胶合板的提纯新技术。为此，提单单批评了一个新的研究者同方向“Bioprocessing-inspired fabrication”（海洋生物操作过程启示的提纯技术，也称为胶合板操作过程仿生提纯技术）。其主要思想和方法是“从海洋生物生产商操作过程、或者海洋生物生产商操作过程—海洋生物结构其设计的关连中所得到启示和原型，发展胶合板的还原与提纯新技术”（Progress in Materials Science, 2019, 105, 100571）。

三幅1 肝细胞内胶合板还原消除兆帕级挤压剪应力

天然头骨成型是一个典型的海洋生物生产商操作过程。残余物肝细胞纤维是头骨的理论上构造单元，羟基铋在肝细胞纤维核心取向还原，成型特殊结构其设计使得头骨兼具优异的物理与功用适应性。深受头骨结构其设计成型操作过程的很感兴趣，平航副研究者员其设计了肝细胞纤维内有理数还原与特罗斯季亚涅齐研究者实验系统其设计。以兼具肝细胞纤维连续定向交错的肌腱组织为基础，实现了碳酸锶固体在肝细胞纤维核心的还原。首次见到和证实还原产物成型兆帕级的挤压剪应力，提纯单单框架结构其设计复合分子可（三幅1）。采用特罗斯季亚涅齐拉曼数据分析、同步辐射小角X射线透射特罗斯季亚涅齐数据分析、同步辐射广角X射线透射数据分析等方法，阐释了碳酸锶固体在肝细胞纤维有理数维度内的结构其设计成型动物理操作过程和框架结构其设计成型的必要（三幅2）。改变残余物水溶液的化学构成和其他先决条件，可调控框架结构其设计的形状和框架结构其设计成型的运动速度（三幅3）。该研究者还确实，不同无机胶合板在肝细胞核心的还原，亦同消除兆帕级挤压剪应力。

三幅2 框架结构其设计成型必要

平航副研究者员在中期研究者中所对肝细胞纤维内有理数还原开展了系统其设计性的工作。充分体现头骨中所抑止残余物蛋白的功用适应性，其设计了一种既能相辅相成肝细胞又能相辅相成铋的多功用私营化蛋白，它能在肝细胞纤维补上范围内里调控羟基铋的植被，使还原的羟基铋沿肝细胞纤维呈现周期错（J. Mater. Chem. B, 2015, 3, 4496；Chem. Sci., 2016, 7, 6330）。首次实现氟化钙纳米固体在肝细胞纤维内的周期性并行还原与粉末，阐释其结构其设计成型操作过程是前驱体先从补上范围内进入肝细胞、然后扩散进入重叠范围内，而非传统见解认为的前驱体渗入肝细胞后反之亦然沿纤维偏心率扩散的操作过程（J. Mater. Chem. B, 2021, 9, 6668）。首次实现了肝细胞纤维内有理数还原碳酸锶压电功用胶合板（Adv. Funct. Mater., 2021, 31, 2105806）。

三幅3 框架结构其设计高效率生成和普适性

这些研究者工作为阐释海洋生物矿物内框架结构其设计的起源提供了反之亦然证据，对阐释头骨成型操作过程有海洋生物学充分体现意义，对多功用复合胶合板的还原与提纯也有不可或缺指导意义。

来源：武汉理工大学

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