試析合成生物學(xué)技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)用

謝宏燁

【摘 要】材料在人們賴以生存的家園中屬于不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展都離不開(kāi)材料的供應(yīng)，在未來(lái)先進(jìn)的合成材料，合成生物技術(shù)還要朝著綠色、多元化和高產(chǎn)出和低能耗的方向發(fā)展。在學(xué)習(xí)當(dāng)中，了解基因調(diào)控和工程設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，更加發(fā)現(xiàn)生物學(xué)技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步，為材料科學(xué)的發(fā)展也注入了新的活力，基于此，本文對(duì)合成生物技術(shù)在材料科學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行研究和分析。

【關(guān)鍵詞】合成生物學(xué)；技術(shù)；材料科學(xué)；應(yīng)用

材料是人類進(jìn)步的主要標(biāo)志更是人類生活的基礎(chǔ)，無(wú)論是從遠(yuǎn)古時(shí)期看還是從科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的當(dāng)前時(shí)期看，材料對(duì)人們的生活和社會(huì)的發(fā)展都產(chǎn)生了及其重要的影響，例如納米材料的產(chǎn)生和微米尺度的分析以及理性和靈感的材料涉及等等都需要學(xué)習(xí)不同的技術(shù)，由此合成生物學(xué)技術(shù)在材料學(xué)中的運(yùn)用也得到了廣泛的推廣，以下對(duì)此進(jìn)行全面的研究和分析。

一、關(guān)于合成生物學(xué)技術(shù)和材料科學(xué)的分析

人們?cè)趯?duì)生物仿生材料和生物靈感的分析方面已經(jīng)做出了非常大的努力，也給出相對(duì)合理的解釋，為了能夠促使材料的進(jìn)一步升級(jí)和使用可以對(duì)水下粘合力做出分析。在傳統(tǒng)的高分子材料研究中看到，這種粘合劑在耐水性方面體現(xiàn)了較大的不足，水下粘合強(qiáng)度也不是非常高。若是使用在傷口的愈合方面以及修復(fù)方面都存在較大的弊端。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在海岸潮之間存在和吸附這一些生物體，例如，藤壺或者是沙煲蠕蟲(chóng)等等生物，經(jīng)過(guò)海邊海峰的長(zhǎng)期吹打，一直都在巖層緊密的貼服著，這種粘合程度相對(duì)比粘合劑更具有優(yōu)勢(shì)，因此生物成為人們會(huì)探索粘合的新領(lǐng)域和新思路。例如，科學(xué)家和生物學(xué)家對(duì)貽貝進(jìn)行觀察之后發(fā)現(xiàn)，在貽貝足蛋白當(dāng)中含有非常豐富的鄰苯二酚，這種物質(zhì)和高分子材料相融合會(huì)產(chǎn)生多種共聚物，是一種非常好涂層材料。通過(guò)智能化的設(shè)計(jì)和多方面的理論觀察發(fā)現(xiàn)，自我修復(fù)和粘合在生物學(xué)上要想得到更多的突破還需要作出更多的探索和分析[1]。

二、合成生物學(xué)技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)用

（一）細(xì)胞工廠合成高分子生物材料

為了能夠讓材料生產(chǎn)不斷的走向高產(chǎn)能、低消耗和綠色化的空間還需要以材料科學(xué)發(fā)展為重要的指標(biāo)。在生物學(xué)合成材料中具有模塊化和智能化的操作特點(diǎn)，這些特點(diǎn)是材料生產(chǎn)和材料科學(xué)發(fā)展的共同要點(diǎn)。生物工廠本身具有綠色環(huán)保和低耗能的特點(diǎn)因此也成為人們攝取材料非常廣泛的地方。若是使用微生物和細(xì)胞進(jìn)行藥物制劑的生產(chǎn)，如胰島素和酶制劑等等就需要使用的是生物生產(chǎn)的塑料單體?？茖W(xué)家和教授們通過(guò)對(duì)細(xì)菌氧化途徑的分析和改造成功在其中找到了聚基脂肪酸酯，這在化學(xué)材料當(dāng)中的運(yùn)用是一種性能突出的塑料，具有可降解的特點(diǎn)，微生物生產(chǎn)工廠可以使用代謝通路設(shè)備制作相應(yīng)的材料分子，其中蛋白分子也具有較好的細(xì)胞相容性，在相同的生理?xiàng)l件下可以凝結(jié)成膠。這種蛋白粘合性能夠充分的體現(xiàn)出生物材料的特性，還能夠更好的發(fā)揮出水下粘合的特點(diǎn)。

（二）生物體植被無(wú)機(jī)納米材料

經(jīng)過(guò)工程改造之后的微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)可以當(dāng)做是模板用在納米和微米材料當(dāng)中。生物界當(dāng)中存在微格室，直徑一般在9nm到500nm之間，此種結(jié)構(gòu)也可以合成為不同的納米材料，在微結(jié)構(gòu)模具的利用上合成排列程度不同的納米材料，然后做好功能性修復(fù)工作，這樣才能夠在生產(chǎn)生活中滿足人們更多的需求。在使用納米結(jié)構(gòu)制定納米材料之外，生物體本身也可以進(jìn)行納米材料的制作，例如，常見(jiàn)的原核生物，就可以在其代謝的基礎(chǔ)上產(chǎn)生硫化鐵的顆粒，這種顆粒對(duì)比人工方式獲得的顆粒在分散性方面呈現(xiàn)良好的特點(diǎn)，若是溫度適宜就可以不再使用還原性添加劑，不僅僅節(jié)約更多資源，也為環(huán)境保護(hù)增添無(wú)限力量。以上闡述了新型無(wú)機(jī)納米材料制作的過(guò)程和基本路徑，可以通過(guò)合成生物技術(shù)手段對(duì)化學(xué)物質(zhì)的組成、性質(zhì)還有結(jié)晶進(jìn)行分析，其中包含生物影響納米材料和催化劑以及能源環(huán)境等等方面使用的金屬半導(dǎo)體材料[2]。

（三）噬菌體展示和蛋白定向的分子材料

達(dá)爾文的進(jìn)化論中就指出，物競(jìng)天擇，數(shù)字和生存，人們一直在模擬這自然界的發(fā)展過(guò)程和發(fā)展?fàn)顟B(tài)創(chuàng)造生物學(xué)技術(shù)，蛋白定向進(jìn)化也是一種生物技術(shù)的呈現(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)自然進(jìn)行多方面的選擇和模擬，爭(zhēng)取能夠在多種生物基因中找到能夠滿足生物化學(xué)特定性能的蛋白分子。此種技術(shù)非常高超，可以攝取高蛋白酶活性，了解蛋白的穩(wěn)定性。吞噬體技術(shù)是把外源短肽和吞噬體自身的蛋白基做融合，展現(xiàn)自己的獨(dú)特之處。此種技術(shù)一般用在抗體篩選和無(wú)極材料的修飾上，還可以制作離子電池[3]。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)合成生物學(xué)技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。生物是一種神奇的學(xué)科，在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要充分認(rèn)識(shí)每一種物質(zhì)的性質(zhì)，由此展開(kāi)討論和研究，爭(zhēng)取為新材料的誕生貢獻(xiàn)力量，提升我國(guó)生物學(xué)技術(shù)在材料科學(xué)中的運(yùn)用空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔巍巍，高田林，盧應(yīng)等.n-Ag/AD/PLGA功能性材料的制備及生物學(xué)性能[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2016，37（1）：195-200.

[2]張紅星，劉耿，邱武安等.不同方法制備移植修復(fù)材料對(duì)異體肌腱生物學(xué)性能的影響[J].中國(guó)組織工程研究，2014，14（39）：6348-6352.D

[3]王富勇，陶海榮.骨科內(nèi)固定材料鎂合金的生物學(xué)研究進(jìn)展[J].中國(guó)矯形外科雜志，2015，23（4）：322-324.