杏彩体育app《AM》螳螂虾激起的仿生分级复合资料纤维素纳米晶体基因工程蛋白质拼装

　　生物资料为相似的下一代高性能资料的规划供给了共同的创意来历。特别是，耐损害生物结构由分层排列成多相复合资料的硬和软成分组成，其特征标准从纳米到微观长度标准不等。这些杂乱的多标准结构赋予天然生物复合资料强度、刚度和耐性的组合，这对其生理功能至关重要。螳螂虾便是一个比如，它的一对锤状棍棒在近距离打猎或战役中供给重复的高能量冲击（图 1 ）。球杆的物理化学和微观力学是赋予球杆损害容限的要害微观结构要素。球杆是一种多相复合资料，将巩固、巩固且抗冲击的外部区域与较软的内部区域相结合，供给额定的冲击能量散失。内部区域是一个 3 组分结构，包含：i) 纤维状几丁质安排成高度胀大的螺旋状图画，ii) 富含蛋白质的基质，介导球杆的矿化，以及 iii) 无定形磷酸钙和碳酸钙(图 1 )。在外部影响区域，这三个主要成分也存在，但相对含量、安排和多态方式不同。

　　图1. 生物学启示的多相纳米复合资料，具有分级结构，仿照螳螂虾指尖沙龙的要害分子和结构特征。

　　芬兰技能研究中心有限公司 报告了一类新的受生物启示的多相纳米复合资料，其分级结构是仿照螳螂虾指尖的要害特征（图 1 ）。作者成功制作了 一种由相似构件组成的生物复合资料——即纤维素作为几丁质的替代品、具有纤维素结合模块 (CBM) 和调理生物矿化的 CMP-1 酸性域的人工蛋白质，以及巩固且耐损害的磷灰石 。 此外，作者将这种复合资料加工成杂乱的形状，将其制作成具有周期性微强化方向图画的牙栽培冠，以及相似于人类牙齿的双层结构（图 1 ）。该复合资料由具有长程螺旋安排的纤维素纳米晶体 (CNC) 与两种类型的基因工程蛋白质基质混合组成，这些蛋白质调理与 CNCs 的结合和增强磷灰石晶体的原位成长。一种含有 CBM 的蛋白质被合理规划为经过非共价相互作用添加其与手性向列型 CNC 网络的界面强度，并在空间上坐落牙冠的内部区域。第二种蛋白质是用富含酸性的 CMP-1 规划的，意图是经过介导磷灰石晶体的成核和成长来硬化、加强和硬化定向 CNC 的外表。 成果证明经过合理工程和蛋白质组分相别离可调理多个长度标准的受控自拼装 。