期刊信息
曾用名:修复重建外科杂志
主办:中国康复医学会;四川大学
主管:中华人民共和国国家卫生健康委员会
ISSN:1002-1892
CN:51-1372/R
语言:中文
周期:月刊
影响因子:1.008997
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);医学文摘;哥白尼索引;日本科学技术振兴机构数据库;生物医学检索系统;文摘与引文数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:外科学
期刊热词:
论著
麻省理工学院海归发明“活”材料,能自我修复(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】为制备出类似的梯度矿物组织,钟超团队首先提出了蓝光强度与重组蛋白表达量在一定范围内具有正相关关系的假说,并通过实验进行了验证。接着通过设
为制备出类似的梯度矿物组织,钟超团队首先提出了蓝光强度与重组蛋白表达量在一定范围内具有正相关关系的假说,并通过实验进行了验证。接着通过设计一个蓝光强度呈梯度变化的图案,经两步法后成功制备了具有类似人体关节软骨的密度梯度、力学性能梯度的活体复合材料。
图 | 光控制备梯度活体复合材料
最后,研究人员结合生物被膜的粘性特征以及蓝光对于空间分布的准确控制,利用粘性生物被膜固定聚苯乙烯(Polystyrene,缩写 PS)小球填料实现了定点裂缝填补,再通过矿化作用沉积羟基磷灰石对裂缝进一步填充,从而完成裂缝修复并提高力学强度。
图 | 应用可光控的复合材料定点修复裂缝
总的来说,该研究提出了一种利用光响应型大肠杆菌生物被膜可控制备活体复合材料的新方法,通过设置不同蓝光图案可以精准控制复合材料的形状,以及设置梯度蓝光强度可以制备梯度密度和梯度机械强度的活体复合材料,为制备具有精细结构、动态响应和环境适应性的活体复合材料提供了新的途径。
在此平台的基础上可通过基因改造以满足不同需求,一方面,可以对细胞进行编程以感应其他环境信号如 pH 值变化和温度变化等;另一方面,可以对细胞进行工程改造以展示其他功能肽段 / 蛋白质,以实现多种矿物质沉积。
对于以上研究,钟超表示:“这项研究提供了一种利用工程细胞合成活体复合材料的新方法,为合成具有‘活体'特征的矿化复合材料打开了一扇门,为将来构筑更复杂精巧的活体功能材料提供了启示。例如,我们在这项研究中证明矿化的活体材料能够填充并修复表面损坏的凹槽缺陷。结合当前合成生物学技术的蓬勃发展,各类基因元件和响应不同环境信号的调控基因环路(时空调控、温度调控、化学或生物分子调控)正在被逐步开发出来,未来我们将充分利用这些工具,来构建环境响应、智能和多用途的活体功能材料。”
利用合成生物学技术推进新材料的发展
钟超告诉 DeepTech,当前其团队的主要研究领域是材料合成生物学这一新兴领域。而近几年开展的研究大部分都是围绕活体功能材料展开。
他们取得的原创性研究成果,得到了国际同行的高度关注和认可,相关评论报道刊登在Science上。在 2019 年,受Nature Chemical Biology编辑的邀请,钟超为该杂志撰写了题为 Spores hit the spot 的评论论文,对麻省理工学院 Christopher Voigt 教授课题组发表的文章进行评述。
那么材料学出身的钟超是如何一步一步走到合成生物学与材料科学交叉的 “十字路口”,并提出活体功能材料的研究方向呢?
据钟超介绍,他本科就读于天津大学,专业为材料科学,2001 年本科毕业后,他来到北京化工大学攻读硕士,开始从事高分子材料的研究,后又申请到美国康奈尔大学攻读博士并于 2009 年毕业。
“正是在博士期间,我学习了生物仿生材料,特别是利用仿生矿化的方法来制备各种有机无机复合材料,这为我日后的工作打下了基础。” 钟超表示。
他逐渐认识到,当时这一领域里的很多研究范式是从化学和材料角度进行仿生,而很多自然的生物矿化体系的形成(例如我们的人体骨骼,由羟基磷灰石、胶原蛋白以及一些其他分子构成的非常精妙的复合材料)和细胞深度调节的矿化作用参与息息相关。
“我当时觉得那样的研究范式不能解决领域中的诸多难题。” 所以在博士后期间,他特别地选择加入麻省理工学院合成生物学中心 Timothy K. Lu 教授课题组,在此期间的科研训练让他对利用合成生物学技术改造细胞有了更深的兴趣。
2014 年 7 月,钟超回国正式加入上海科技大学物质学院组建生物灵感分子工程实验室,担任课题组长;于 2019 年 12 月晋升为学校常聘教授并担任材料与物理生物中心主任一职。
在上海科技大学,他探索出一个全新的研究领域,也就是合成生物学与材料科学交叉领域。2020 年,他加入中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所任研究员,并作为中心主任建立了全世界第一个以材料合成生物学命名的研究中心,重点推进材料合成生物学新兴领域的发展。
当前,蕴藏着巨大应用潜力的活体功能材料研究已成为材料合成生物学领域的一个热门研究方向,吸引了包括美国哈佛大学、科罗拉多大学、麻省理工学院、杜克大学,英国帝国理工以及国内一些知名大学和机构的众多科研团队投身于这个新兴方向的研究。
文章来源:《中国修复重建外科杂志》 网址: http://www.zgxfzjwkzz.cn/zonghexinwen/2021/0517/1207.html