生物是设计合成材料的源泉。然而，生物又不同于合成材料，前者由活细胞组成用于生长和再生。自然系统可以生长具有复杂微结构的材料，但如何在工程系统中利用活细胞生长具有预先设计的微结构的材料在很大程度上仍然极具挑战性。
有鉴于此，美国南加州大学王启明教授报道了一种利用3D打印聚合物支架中的细菌辅助矿化来制造生物矿化复合材料的策略。与其他现有策略相比，该策略可以制备出具有高矿物分数（45-90%）和高度有序矿物取向的矿化复合材料。
文章要点
1）研究人员3D打印的聚合物支架来模拟结构化的β-甲壳素基质，并依靠附着在聚合物表面的细菌作为成核位点。细菌分泌的脲酶有助于生长在聚合物支架周围的碳酸钙（CaCO3）的矿化。矿物的生长由支架内的微孔引导，最终形成具有预先设计的微结构的生物矿化复合材料。
2）研究人员通过分析理论和相场模型揭示了矿化复合材料的生长过程。
3）得益于矿物的有序取向，所合成的生物矿化复合材料具有出色的比强度和断裂韧性，可与天然复合材料相比，并具有出色的能量吸收能力，优于天然和人造材料。
这项工作为开发具有高有序微观结构和优异性能的3D结构混合合成生物材料打开了大门。
参考文献
An Xin, et al, Growing Living Composites with Ordered Microstructures and Exceptional Mechanical Properties, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202006946
https://doi.org/10.1002/adma.202006946
