我國科研人員研製出人工珍珠母 可用於骨骼修復

美麗的珍珠，需要耗時數年長成，而科學家們卻成功在兩週內“複製”了這一過程。10月11日，記者從中國科大瞭解到，該校俞書宏教授課題組製成了有高度相似化學成分、微觀結構的人工合成珍珠母，這一突破性進展刊發在了國際權威學術期刊《科學》雜誌上。

兩週“複製”珍珠母 數年成長路

貝殼內層的珍珠母有獨特而複雜的層狀結構，它具備的超常硬度和韌性，人工合成材料通常無法兼得。

“天然珍珠母的形成過程很巧妙，貝殼首先在腔體內有特定有機材料構築層狀框架結構，層間填滿富含蛋白質的膠狀物質，然後在層間不斷富集碳酸鈣並使其礦化。”俞書宏團隊相關負責人告訴記者，他們在實驗室模擬了這一過程，並設計了一個“循環系統”，即通過一台作用類似於人體心臟的蠕動泵，不斷向腔體內的框架裏泵入飽和碳酸氫鈣溶液，同時帶出反應後的殘餘廢料，在兩週內就能“複製”珍珠母長達數年的自然形成過程，速度超其百倍。

通過模擬生物礦化過程合成人工珍珠母的步驟

天然珍珠層（左）與人工珍珠層（右）不同尺度的結構相似性

難成首飾 卻能為病患帶來福音

實驗室製備出的這種人工材料，在成分和微觀結構上均與天然珍珠母高度近似，在多個尺度上再現了天然珍珠母的微觀等級結構和力學特性。而唯一的缺憾在於，還無法擁有天然珍珠的“暈彩”，再加上成本因素，暫時無法用於製作首飾。但這種人工合成珍珠母用於骨缺損修復領域則可能成為眾多骨骼受損患者的福音。人類的骨骼和牙齒髮育過程與珍珠母形成過程異曲同工，差別在於礦化的主要成分是羥基磷酸鈣而非碳酸鈣。運用類似的策略合成人工骨骼或牙齒，有望高度重現人體骨骼的強度和韌性，並因成分高度近似，可有效避免材料植入人體的排異反應，也免去了以前金屬構件放入人體還要取出的痛苦。

“這種人工骨骼、牙齒具有廣泛的應用前景，也是我們課題組目前正在致力於研究的課題之一。”俞書宏説。不僅如此，這種温和而便利的方法還可推廣到其他材料體系，用於製備多種具有仿生結構和特殊功能的複合材料。

創新沃土讓眾木成林

成果屢屢登陸國際權威學術期刊《自然》、《科學》雜誌，實驗創新頻頻斬獲國家科技獎等高含金量大獎……近年來，科大為創新創業提供沃土，通過資源的無障礙共享、 “科教結合”研究生培養模式一系列新政，讓創新之樹匯聚成林。

據悉，該校集中資源建設的理化科學等六大公共實驗中心面向全校和社會開放共享，為每年500多個科研項目的順利開展和1000餘篇SCI、EI論文的發表起到了重要支撐作用，已經成為該校名副其實的科技創新“總裝備部”。學校“搭台”，學科羣“唱戲”，這種模式使各個分中心依託所在學院的學科特點，探索出適合自身的管理模式。