生物礦化 生物體中礦物質形成之過程
生物體中礦物質形成之過程 磷灰石 (HAP) Ca10(PO4)6(OH)2 Calcium phosphate
生物體中礦物質形成之過程 Shell Gravity Sensor Lenses Calcite Calcium carbonate CaCO3 Calcium carbonate Shell Gravity Sensor Lenses 8 m
生物體中礦物質形成之過程 非晶態? Amorphous Silica Silicon Oxide SiO2·nH2O 5 m 海洋單細胞生物 非晶態?
生物體中礦物質形成之過程 Magnetite Fe3O4
火星生物?
生物誘導礦化 Ca2+ + 2HCO3 CaCO3 + CO2 + H2O 外界 細胞 HCO3 - - HCO3 酶 H + OH - 光合作用 HCO3 + - - OH - OH CaCO3 + Ca2+ 外界 細胞
晶癖 Slow-growing faces ? Fast-growing faces ? Needle shaped Plate like Fast growing along one axis Fast-growing faces ? Needle shaped Fast growing along two axes Plate like Fast growing along any axis Cube or Octahedron
晶癖 Slow-growing faces ! Fast-growing faces ? Needle shaped Plate like Fast growing along one axis Fast-growing faces ? Needle shaped Fast growing along two axes Plate like Fast growing along any axis Cube or Octahedron
CaCO3 之不同晶癖
蛋白質與晶面之相互作用
核磁共振光譜學
Isidor I. Rabi, Nobel prize 1944 Norman Ramsey, Nobel prize 1989 Sunney Chan
陳長謙教授 中研院副院長 (1997-2003) 台灣大學合聘教授
B0 Some nuclei (原子核) have spin (自旋) L Larmor 頻率 (MHz) = B0 我們決定 自然界定規 For 1H 300 MHz = H (7.05 T) 900 MHz = H (21.15 T) 地球磁場, 0.00005 T
美國太平洋西北國家實驗室 900 MHz 超導磁場 300 MHz 超導磁場
具½自旋之原子核 (e.g. 1H): B0 只有上下兩種相對位置 L Spin down “下旋” 相同的 Larmor 頻率 但磁場能階不同 Spin up “上旋”
B0 具½自旋之原子核 (e.g. 1H): 能量 L
主磁場 B0 核 磁 共振 NMR 能量 L 電磁波脈衝
氫核之NMR譜 B0 = 7.05 Tesla 300 MHz
B0 = 7.05 Tesla 能量 300 MHz 75 MHz 1H 13C NMR 的頻譜屬於無線電波的波段
B0 = 7.05 Tesla 能量 1H 13C Larmor 頻率 (MHz) = B0 300 MHz 75 MHz 好像收音機一樣，我們要調到相關頻道，才能測量不同核的 NMR 訊號
在實驗中我們發現同一種核通常會有多於一種的共振頻率，其位置視乎該核周遭的化學環境 乙醇的 碳13 NMR 譜 相互作用 碳13
我們可設計不同的脈衝序列去測量不同核的空間距離 乙醇的 碳13 NMR 譜 相互作用 碳13
NMR 結構 Mouse prion domain PrP(121-231)
蛋白質與晶面之相互作用
生醫材料 – 生物惰性 1960s to 1970s 無毒性反應 相容於活細胞組織 Al2O3, ZrO2
生醫材料 – 生物活性 1970s to 1980s 與活細胞組織結合 矽玻璃、磷酸鈣
目前生物材料之限制 10 至 25 年之間 失效率: 30-50 % 非生物體 – 無法對生理變化 作相對反應
新一代生醫材料 － 細胞組織工程 細胞繁殖 / 過渡性平台 － 原處組織再生 生物活性玻璃適度溶解 釋放化學分子或生長素
新一代生醫材料 － 細胞組織工程 － 原處組織再生 生物礦化之分子機理？ 細胞繁殖 / 過渡性平台 生物活性玻璃適度溶解 釋放化學分子或生長素 生物礦化之分子機理？
生物活性玻璃表面的磷灰石
Formation of HAP on Bioactive Glasses Interfacial reactions BioGlasses leaching living tissues polycondensation HAP precipitation
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