能够模拟人体自然矿化过程的材料在医学及环境技术领域展现出了应用潜力。近日，韩国全北国立大学Chan Hee Park教授领导的研究团队在《应用表面科学》杂志上发文，通过实时纳米尺度观测，对比了两种生物有机涂层诱导磷酸钙(CaP)矿化的效率差异。这项研究聚焦于涂层表面化学性质对矿物质生长的关键影响，为改进相关材料设计提供了依据。
研究团队选用了两种常见的生物有机涂层：源自玉米的玉米醇溶蛋白和受贻贝启发的聚多巴胺(PDA)。他们将这两种材料分别包覆在二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒表面，并利用石英晶体微天平(QCM)实时监测在模拟体液中磷酸钙的形成过程。该方法能够捕捉到矿物质在表面积累时引发的细微质量变化，从而动态比较两种涂层的矿化效率。
观测结果显示，聚多巴胺(PDA)涂层在诱导矿化方面表现更为突出。在PDA包覆的纳米颗粒表面，形成了花瓣状且结构清晰的磷酸钙晶体，这表明其成核效率较高且晶体生长具有方向性。相比之下，玉米醇溶蛋白包覆的颗粒表面矿物质沉积较为分散，晶体结构也不够规则。
Chan Hee Park教授在介绍研究数据时表示：“QCM测量结果显示，在测量期间，PDA涂层样品积累了约7780纳克的矿物质质量，而玉米醇溶蛋白涂层样品在相同条件下积累了约5641纳克——PDA涂层样品的矿物质积累量比玉米醇溶蛋白涂层样品高出约37%。”
研究人员分析认为，这种矿化效率的差异主要源于涂层表面化学性质的不同。聚多巴胺(PDA)含有儿茶酚和胺等极性基团，能够有效结合钙离子，从而促进成核。而玉米醇溶蛋白中极性官能团较少，且存在疏水区域，这在一定程度上阻碍了离子的接近，减缓了矿化效率。这一对比研究揭示了表面官能团在调控矿化效率中的重要作用，相关发现对于设计性能更优的植入材料、水净化吸附剂及生物传感器具有参考价值。
更多信息：作者：Il Won Suh等人，标题：利用石英晶体微天平对二氧化钛上生物有机界面作为矿化平台进行纳米级实时监测，发表于：《应用表面科学》(2026)。
