生物纳米材料科学已展示出激动人心的前景,此领域最终目标是在纳米水平制造功能性生物材料。探索生物纳米材料可以更好地理解生命科学与材料科学交叉领域的根本原理。现有的骨组织工程细胞外基质材料都有各自的优缺点。天然衍生材料作为骨组织工程的支架材料,具有生物相容性好,能够形成与人骨类似的多孔结构,其降解产物易于被吸收而不产生炎症反应等优点;但也存在着力学性能差,难以加工成形,降解率与成骨速率不协调,使用高毒性和挥发时间长的溶剂,加工过程劳动强度大,高分子基质中残留粒子,不同批次的产品质量不统一等缺点,影响了组织工程的研究和其产品在临床上的应用。未来的新型基质材料将是博取各种材料的优点、充分适应体内各种生理环境并能采用智能化的加工方式进行大批量生产的仿生材料[28]。陶瓷虽然耐高温但很脆,经不住汽车飞速行驶的震动而易碎裂。利用功能仿生学原理选择碳化硅陶瓷薄片涂以石墨层,热压成型,使坚硬的碳化硅陶瓷粘在石墨层上,石墨起粘接剂的作用,很好地解决了陶瓷因震易碎裂的问题。在日本,人们试图将竹子和竹节的抗弯、抗裂强度机制广泛用于飞机、火箭及其它结构上。大象游泳时可以通过改变体形来减少阻力。于是人们设想,如果能够制造出随着速度的提高而改变形状的船舶或飞机,那么就能用最少的能量达到最高的速度。因此,研究大象改变体形的机制有可能为寻找这类材料找到线索[29]。材料的发展趋势是复合化、智能化、能动化、环境化,而仿生材料具有这几方面的特征。仿生材料学的发展和成果将影响到社会的各个角落,不仅为人体器官的置换和生物体系统的人为改良带来变革,而且将使材料的制备及应用产生革命性的进步,如利用生物合成技术在常温常压水介质中完成目前必须在高温高压恶劣环境中才能合成出的产品,且符合自愈合化、智能化和环境化的要求,这些将极大地改变人类社会的面貌。 参考文献
1 姚康德,沈锋.生物材料的仿生构思[J].中国工程科学, 2000, 2(6): 16～19. 2 陈洪渊.仿生材料与微系统[J].科学中国人, 2004(4): 28.
3 胡巧玲,李晓东,沈家骢.仿生结构材料的研究进展[J].材料研究学报, 2003, 17(4): 337～344.
4 王玉庆,周本濂,师昌绪.仿生材料学——一门新型的交叉学科[J].材料导报, 1995, 9(4): 1～4.
5 CongQ ian,ChenGuanghua,Fang Yan, et al. Super-hydrophobic characteristics ofbutterflyw ing surface[J]. Journa ofBionic Engineering, 2004, 1(4): 249～255.
6 Louloudi M, Deligiannakis Y, Hadjiliadis N. Design and synthesis of new biom imetic materials [J]. Journal of
Inorganic Biochem istry, 2000, 79(1～4): 93～96.
7 葛明桥.材料学科研究的新领域——仿生材料[J].南通工学院学报, 2000, 16(2): 1～2.
8 HeuerA H,Fink D J, LaraiaV J. Innovativematerials processing strategies: a biom imetic approach[J].Science, 1992, 255(5 048): 1 098～1 105.
9 赵建民,麦康森,张文兵.贝壳珍珠层及其仿生应用[J].高技术通讯, 2003, 13(11): 94～98.
10 李恒德,冯庆玲,崔福斋.贝壳珍珠层及仿生制备研究[J].清华大学学报:自然科学版, 2001, 41(4～5): 41～47, 62.
11 张永俐,米留斯D L,阿克萨IA. SiC /A l合金层状复合材料的机械性能及损伤行为[J].材料科学与工程, 1994, 12 (4): 22～26.
12 Jackson A P,V incent J F V, TurnerRM. Comparison of nacrew ith other ceram ic composites[J]. J. M ater. Sci., 1990, 25(7): 3 173～3 178.
13 TirrellD A. Putting a new spin on spider silk[J].Science, 1996, 271(5 245): 84～87.
14 ZurovecM,SehnalF.Uniquemolecular architecture of silk fibroin in the waxmoth,Galleria mellonella[J]. J. Biol. Chem., 2002, 277(25): 22 639～22 647.
15 N ilsA,NeilH T, Bettye L S.M ethods for fabricating and characterizing a new generation of biom imetic materials
[J].M aterials Science and Engineering: C, 1999, 7(1): 37～43.
16 Zhou Benlian. Some progress in the biom imetic study of compositematerials[J]. M aterialsChem istry and Physics, 1996, 45(2): 114～119.
17 张刚生.生物矿物材料及仿生材料工程[J].矿产与地质, 2002, 16(2): 98～102.
18 Zhao Feng, Lu W W, Luk K D. Surface treatment of injectable strontium-containing bioactive bone cement for
vertebroplasty[J]. J.Biomed. M ater. Res B Appl. Biomater., 2004, 69(1): 79～86.
19 Tabata Y.Recent progress in tissue engineering[J].Research Focus, 2001, 6(1): 483～487.
20 王迎军,陈晓峰,赵娜如.纳米仿生组织材料的生理响应与生物矿化[J].华南理工大学学报, 2002, 30(11): 149～154.
21 Zhao Feng, Yin Yuji, Lu W W. Preparation and histological evaluation of biom imetic three-dimensiona
hydroxyapatite/chitosan-gelatin network composite scaffolds[J].Biomaterials, 2002, 23(15): 3 227～3 234.
22 M arie-M adeleine G, Emmanuel B,Gervalse M. O rganic and m ineral networks in carapaces, bones and biom imetic
materials[J].Comptes Rendus Palevol, 2004, 3(6～7): 503～513.
23 颜永年,崔福斋,张人佶.人工骨的快速成形制造[J].材料导报, 2000, 14(2): 11～13.
24 Landers R, Hǜbner U, Schmelzeisen R, et al. Rapid prototyping of scaffolds derived from thermoreversible
hydrogels and tailored for applications in tissue engineering[J].Biomaterials, 2002, 23(23): 4 437～4 447.
25 崔大祥,高华建.生物纳米材料的进展与前景[J].中国科学院院刊, 2003, 18(1): 20～24.
26 Ang T H, Sultana F S A, Hutmacher D W. Fabrication of 3D chitosan-hydroxyapatite scaffolds using a robotic
dispensing system [J].M aterials Science& Engineering: C, 2002, 20(1～2): 35～42.
27 Desait T A,Hansford D, FerrarM. Characterization ofm icromachined silicon membranes for immunoisolalion and
bioseparation applications[J]. Journal ofM embrane Science, 1999, 159(1～2): 221～231.
28 N icholasA P, JenniferHW. Biom imeticmaterials andm icropatterned structures using iniferters[J]. AdvancedDrug Delivery Reviews, 2004, 56(11): 1 587～1 597.
29 付玉斌.生物功能材料的发展与应用[J].材料开发与应用, 1995, 10(5): 40～43.