氨基酸生物金属有机框架的构建及在生物领域的应用

基于生物分子构筑的生物金属有机框架(BioMOF)不仅具有传统MOF的特点,而且还具有许多潜在的生物应用,已引起广泛关注。以氨基酸为例,简述了其作为配体的优点、与金属离子的配位模式以及主要的生物应用。分析表明,氨基酸配位模式多样,羧基(-COOH)和氨基(-NH2)均可以与金属离子配位。通过对生物载药、荧光传感、生物抑菌和手性分离四方面应用进展的介绍,表明该类BioMOF在生物医药领域具有巨大的潜在应用。

生物金属与胆固醇相互作用的经验势函数计算

The electron information of the molecules, cholesterol, chromium-and cuppercholesterol complexes, was calculated by CNDO/M. And, using the interaction potential function method, the intermolecular interaction energies between cholesterols, the complexes, and Cu2+ , Zn2+, Cd2+, Cr3+-cholesterol complexes were obtained. Based on the interaction energy, the medical role of biometals in hypercholesterolemia concerned with arteriosclerosis were explained successfully.

基于生物金属纤维的微小流量气动阀

设计了一种新型气动微型伺服阀。该伺服阀的电-机械转换由一种新型的形状记忆合金(SMA)—生物金属纤维(BMF)实现。通过实验,研究了BMF100的输出位移与负载特性,在0.1 N载荷、10 V驱动电压范围内,其电压滞环为0.2 V;在1.0 N载荷、11 V驱动电压范围内,其电压滞环为0.4 V。利用CATIA软件建立了伺服阀的三维模型,利用有限元分析方法对阀芯的应力及应变特性进行了仿真研究。伺服阀阶跃响应仿真研究表明,伺服阀输出压力的上升时间为0.3 s,输出流量的上升时间为1.6 s。

生物金属有机框架的研究进展

由生物分子构筑的生物金属有机框架(Biological Metal-Organic Framework,Bio MOF)是近十几年发展起来的一类新型多孔材料,属于金属有机框架材料(MOF)的一个分支.自然界中有无数多种生物分子可以作为桥连配体与金属离子配位,这些分子成为设计优良生物相容性的Bio MOF的主要来源.本文介绍了核碱基、氨基酸、肽和蛋白质作为有机配体与金属离子形成Bio MOF的研究进展,并展望其在生物领域的应用前景.

口腔用生物金属材料的耐蚀性能

口腔用生物金属材料通常需要具有高耐蚀性,在口腔环境中若能充分维持其固有的耐蚀性能,发生大的腐蚀损伤的可能性很小.由于牙齿形状特殊,往往采用铸造、与异种金属焊接等方法,所以装置在口腔中的环境不一定是理想的状态.随着口腔医学的迅猛发展,用于口腔中的金属材料不仅要求其具有耐蚀性,更要求其对人体组织有高度的安全性.

腺嘌呤基生物金属有机框架材料应用研究进展

腺嘌呤基生物金属有机框架是近年发展起来的一类新型金属有机框架材料,其多孔性和结构多样性使其在各个应用领域都有所建树,如气体吸附与分离,而腺嘌呤作为核碱基的一种更是赋予了金属有机框架材料良好的生物相容性,在医学领域有很好的应用前景。总结了近年来腺嘌呤作为有机配体或修饰材料组装成的金属有机框架材料在气体吸附与分离、催化、医学等领域的应用,并展望其研究前景。

磺酰脲衍生物金属配合物的降血糖作用研究

目的:对10个磺酰脲衍生物金属配合物的降血糖作用进行初步筛选。方法:正常小鼠灌胃给药后,剪尾取血,用葡萄糖氧化酶-过氧化物酶(GOD-PAP)法测定血糖,以甲苯磺丁脲(D860)作为阳性对照药物,分析它们的降血糖作用,探讨其作用机理及化学结构与降血糖作用的构效关系。结果:实验表明,ZnL2.2H2O、NdL3.2H2O、SmL3.2H2O、Zn(HL')2.2NO3、Eu(HL')3.3NO3、HL、HL'等7个化合物,均具有降低正常小鼠血糖的活性,而EuL3.2H2O、Nd(HL')3.3NO3、Sm(HL')3.3NO3降糖活性不明显。结论:HL在2h对正常小鼠的降血糖活性强于D860,提示对甲苯磺酰脲1位取代基为脂环基(环己基)时,其降血糖活性高于直链脂基(丁基),更高于杂环基团(4-安替比林基)。

生物金属位点的配位化学模拟

生物金属位点的配位化学模拟ＣＯＯＲＤＩＮＡＴＩＯＮＣＨＥＭＩＳＴＲＹＡＮＤＴＨＥＭＯＤＥＬＬＩＮＧＯＦＭＥＴＡＬＬＯＢＩＯＳＩＴＥＳ￥ＤＡＶＴＤＥＦＥＮＴＯＮ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＤａｉｎｔｏｎＢｕｉｌｄｉｎｇ，ＴｈｅＵｎｉｖ...

生物医用有色金属材料研究现状与未来发展

生物医用有色金属材料发展迅速,形成了适应不同体内环境、不同组织的医用有色金属材料及器件体系;着眼未来开展领域研究规划,提升新型医用有色金属材料及器件的临床应用水平,兼具理论研究与实践应用价值。本文论述了生物医用有色金属材料在耐蚀性、耐磨性、疲劳强度及韧性、生物适配性等方面的关键性能要求,系统梳理了永久性植入有色金属材料、生物可降解有色金属材料、多孔医用有色金属材料、医用有色金属表面改性等细分领域的研究进展、发展趋势与科学问题。在凝练各类生物医用有色金属材料未来研究方向的基础上,提出了加强基础与关键核心技术研究、组建“产学研医监”协同创新体、建立相关标准及规范、培育高精尖人才体系等发展建议,以期为新型材料发展布局与前沿技术研发提供先导性参考。

XPS表面分析技术在生物医用金属材料研究中的应用

利用先进表征技术对生物医用金属材料的表面性质进行分析,并揭示其表界面与机体的相互作用机理至关重要。X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)作为一种强有力的表面分析技术,可以高灵敏度、高分辨率地对材料表面元素种类和价态进行定性、半定量分析,并能结合离子束溅射、角分辨深度剖析获得材料表面层的纵深分布信息,已被广泛应用于生物医用金属材料研究。基于此,首先介绍了XPS的原理和特点;其次,根据生物医用金属材料的分类和研究领域,重点探讨了XPS表面分析技术在医用不锈钢、医用钴基合金、医用钛及其合金、医用镁合金的设计制造、表面改性及表界面表征等方面的应用;再次,通过总结上述工作的优势与不足,进一步阐明了XPS表面分析技术在小面积、化学成像、角分辨、原位测试、价带谱、同步辐射激发源等多种功能方面的应用潜力;最后,对XPS技术助力新型生物医用金属材料的开发和应用提出了展望和建议。

生物可降解锌基合金的研究进展

生物可降解金属材料由于其良好的机械性能、生物相容性和生物降解能力,已逐渐成为应用研究领域的热点。锌作为参与人体系统各项工作的元素之一,在新陈代谢中扮演着关键角色,具有适宜的降解速率,因此,在骨折固定、血管支架等领域展现出了良好的应用前景。本研究对可降解锌基合金的生理学优势和机械性能进行了总结,并对其耐腐蚀性能进行了体外研究与体内研究的综合分析。

生物金属-有机骨架材料中药物吸附及扩散的分子模拟研究

选用了三种bio-MOFs(bio-MOF-1,bio-MOF-11,bio-MOF-100)材料,采用蒙特卡罗和分子动力学模拟研究了布洛芬分子在bio-MOF材料中的吸附和扩散性质.结果发现,bio-MOF材料结构对药物分子布洛芬的吸附及扩散有很大影响.其中,孔径控制着客体分子布洛芬的进入及扩散;孔隙率大小与布洛芬的吸附量及自扩散系数大小成正比.静电作用力对布洛芬分子的吸附有较小的促进作用.另外还研究了布洛芬分子在MOF材料中的最佳吸附位及最优构型,发现布洛芬分子优先吸附在金属角落处,以及不同材料其吸附的布洛芬分子最优构型是不一样的.

胶原/胶原肽螯合生物可及性金属的研究进展

胶原蛋白作为哺乳动物体内含量最多的功能蛋白,具有亲水性、生物相容性与可生物降解性等优异特性。此外,胶原蛋白降解后可获得相对分子质量较小的胶原肽,其更容易被吸收利用。金属离子的存在对于生物体的生存不可或缺,人体必须金属元素如钙、铁、锰、铬、铜、锌等与胶原的结合机制长久以来一直备受关注;近年来,钛、锆、铝等金属的生物亲和性也逐渐开始受到关注。当胶原或胶原肽与金属元素进行螯合时,金属的特性通常会赋予螯合物较好的结构稳定性和特殊的理化性质。文章对胶原/胶原肽螯合生物可及性金属后获得的螯合物特性进行了总结,重点介绍了胶原及胶原肽与多种金属的结合机制及应用特性,并为胶原/胶原肽金属螯合物的应用提供参考依据。

腺嘌呤生物金属有机框架的配位化学及超分子识别

生物金属有机框架(biological metal-organic framework,Bio MOF)是近十来年发展起来的一类新型晶态多孔材料,它采用生物分子作为有机连接体,本身具有优良的生物相容性,为生物学和医学方面的应用提供新的机遇.本文总结了腺嘌呤作为有机配体与金属离子组装形成Bio MOF的配位化学和结构特点,介绍带有开放WatsonCrick位点(open Watson-Crick site)的Bio MOF及其主客体化学的研究,并展望其在化学和生物领域中的前景.

可降解锌基金属生物屏障膜的研究进展

引导骨再生(guided bone regeneration, GBR)是最常见的骨增量手术,而其效果受到生物屏障膜的材料特性所影响。鉴于现有的生物屏障膜无法同时满足生物相容性好、力学强度高、降解可控、生物活性佳且易操作性等临床需求,亟待研发一种新型生物屏障膜材料。可降解金属(biodegradable metals, BMs)是指一种预期在体内降解的金属。其中,锌基BMs因其优异的材料特性,有望成为新一代生物屏障膜材料。然而,锌基生物屏障膜仍处于基础研究阶段。在此,笔者结合团队前期的研究工作,基于今后的临床应用考虑,系统地阐析锌基生物屏障膜在生物相容性、力学性能、降解性能和生物活性四个方面的研究进展及不足,为促进其临床转化提供科学依据。

金属生物材料表面改性研究的进展

对金属生物材料表面改性技术进行了分类介绍 ,分别从物理化学方法、形态学方法和生物化学方法三方面讨论了金属生物材料表面改性技术的理论基础、具体方法、应用特点 ,且对其优劣性作了分析比较。

金属生物材料支架的微结构拓扑优化设计及选区激光熔化制造(英文)

生物材料支架的精确设计和制造是骨组织工程系统研究的基础。生物材料支架应该同时满足大孔隙率和与骨组织匹配的力学性能要求。这两个目标相互制约,大的孔隙率会降低其力学性能。利用拓扑优化的方法,在体积分数的约束下,寻求刚度最大的最优材料分布微结构。建立算法,得到了不同体积分数的2D和3D最优微结构,并提取3D拓扑优化的结果,然后将其转化为STL格式的CAD模型文件。微结构在三维方向整列成支架结构,通过选区激光熔化方法制造30%(体积分数)的Ti支架样品。从SEM图像看出,支架样品的结构和孔径与CAD模型基本一致,500μm微结构单元的平均孔径为231μm。复杂形状金属生物材料支架的精确制造证实了选区激光熔化技术在金属生物医学材料制造中的可行性。

中国土壤模式-作物系统重金属生物富集模型建立

针对土壤模式建立土壤和作物重金属含量关系模型,旨在消除土壤属性对作物重金属吸收量的影响。当作物类型或品种确定后,作物重金属吸收量只与土壤重金属含量有关。提出了农田作物重金属生物富集的"土壤重金属含量-作物特性-土壤属性"关系理论,定义了土壤模式、土壤模式-作物系统重金属生物富集模型、土壤模式-作物系统重金属生物富集模型图谱等概念,确定了土壤模式的划分方法和使用方法,在此基础上以最近30年来中文期刊发表的土壤镉含量与水稻和小麦镉含量关系作为案例验证了以上方法。结果表明:水稻和小麦同一部位镉吸收量随土壤镉含量增加而增加,水稻和小麦吸收镉能力顺序为根>茎>叶>籽粒,水稻和小麦籽粒镉吸收量在同一范围内。

水生生态系统中的微生物—金属相互作用

阐述了水生生态系统中的微生物—金属相互作用的３种基本形式，即胞内相互作用，胞表相互作用和胞外相互作用；论述了微生物在水生生态系统中有毒金属的迁移和循环模式中所起的重要作用。

生物医用金属材料的研究应用现状及发展趋势

对生物金属材料进行分类,介绍了生物医用金属材料的特点、研究现状和应用情况。提出了生物医用金属材料在应用中存在的主要问题,并对今后的发展方向进行了展望。