中國科學技術大學俞書宏教授課題組首次通過模擬天然珍珠母生長過程制備了人工仿生結構材料，具有與天然珍珠母高度相似的化學成分、微觀結構等特征，并兼具很好的強度及韌性。該成果刊發在日前出版的美國《科學》雜志上。

貝殼內層的珍珠母具有獨特而復雜的微觀層狀結構，這種結構使珍珠母在宏觀上同時具備超常的硬度和韌性，這兩者在許多人工合成材料中無法兼得。

俞書宏團隊首先通過取向凍結和乙酰化轉化的方法，用與天然貝殼中完全相同的有機材質搭建出類似的層狀“框架”，并置入人工“腔體”中。不同于自然界中貝類花費數年時間不斷分泌該有機物質并使碳酸鈣在其框架上礦化，俞書宏團隊設計了一個“循環系統”，即通過一臺作用類似人體心臟的蠕動泵，不斷向腔體內的框架里泵入飽和碳酸氫鈣溶液，同時帶出反應后的殘余廢料，在兩周內就能“復制”珍珠母長達數年的自然形成過程，速度超其百倍。電子顯微鏡等多種檢測手段表明，這種通過與自然策略高度近似的材料生長方法制備的人工材料，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，而宏觀上也展現出很好的強度和韌性。

俞書宏教授介紹，人類的骨骼和牙齒發育過程與珍珠母形成過程異曲同工，差別在于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，并因成分高度近似，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。（記者 吳長鋒）

實驗室“速成”珍珠母有望變身人工骨骼

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