基于材料的生物调控

【作者】 唐睿康；

【机构】 浙江大学化学系；

【摘要】 作为一种自然界进化形成的策略,生物矿化实现了有机生物体和无机材料相互复合,而矿化材料及其形成过程对生物体起到了一定的调控和保护作用。通过向自然学习,这也意味着人们可以借鉴生物矿化利用材料手段开展对生物体系的改进及改造,大幅度扩大化学生物调控研究的范围。通过将材料合理地装配在生物体上可以获得系列功能化复合体。例如,通过仿生矿化所构建出的―病毒—材料‖复合体能大幅度提高病毒的稳定性、甚至改变其感染途径;能够从材料学调控的角度理解禽流感的传播感染,颠覆了人们对传染病传播和控制的认识,发展成为疫苗的改进的新策略。再如,通过构建―细胞—材料‖复合体可以降低药物治疗中的药毒性,实现对正常细胞的主动保护;进一步所发展出来的针对肿瘤细胞的靶向矿化能够实现肿瘤的有效抑制,可望成为不依赖化学药物的肿瘤治疗新手段,其实质则是利用材料实现对细胞行为的调控……这些研究演示了材料及其形成过程对有机生命体存在一定的化学与生物调控作用,不仅将传统生物矿化研究从―生物/有机体系对无机材料体系的调控‖转变为―无机材料体系对生物/有机体系的调控‖,更重要的是将化学生物学中的调控因子从化学分子扩大到了纳米材料。通过进一步发展,无机材料对有机分子的调控还体现在地球矿物在生命起源及生物进化中的关键作用:在非手性无机材料非平衡态研究中发现矿化动力学过程也能够实现对有机氨基酸手性的选择性调控,提出了动力学手性的新思路。我们特别强调了材料及其动力学过程在化学及生物学中的调控作用,并以此为基础努力拓展出新的研究方向和领域促进材料和生物的相互融合。更多还原