用纳米构造调查搪瓷纳米结构

在这次访谈中，马克斯·普朗克胶体和界面研究所博士后研究员S. Amini博士与Azom谈论了他的工作，涉及牙齿搪瓷的结构特性和机械响应。

您为什么对生物材料感兴趣？亚博网站下载

十几岁的时候，我对大自然感到惊讶，并想知道为什么人们会永久失去牙齿，而鲨鱼会定期再生牙齿？这些问题总是在我心中。

我的主要兴趣是坚实的力学。在我的硕士课程中，我熟悉生物材料，并在牙科学院就牙齿修复材料开始了一个项目。亚博网站下载在我的博士学位期间，对生物材料的兴趣进一步发展。亚博网站下载新加坡Nanyang Technological University的生亚博网站下载物学和生物象征材料实验室（BBML）计划。我的项目主要集中在生物硬组织上。最近，我搬到了生物材料系胶体和界面的Max Planck研究所，在那里我有机会与我们的不同研究小组密切合作并探索不同的生物学模型。亚博网站下载目前，我正在研究损伤抗性生物模型的结构特性和机械响应，例如鲨鱼牙齿和人牙搪瓷。

合成复合材料与牙齿的性质相比如何？

矿物质和蛋白质是天然搪瓷的构建块，以复杂的形状纠缠，以显示远大于其单个特性的特性。这些由可用和简单的构建块组成的层次结构远远超出了我们可以合成的任何东西。此外，我们无法模仿我们在生物材料（例如人牙）中可以看到的合成材料中的梯度。亚博网站下载这些梯度在生物模型的机械反应和性能中具有至关重要的作用。

现在，我们可以人为地使用陶瓷或聚合物复合材料来修理牙齿，但是由于我们诱导人造界面并用不匹配特性的同质材料代替牙齿的分级结构，因此我们永远不会恢复原始特性。大自然采用了复杂的设计策略来实现克服苛刻的外部刺激的高性能生物复合材料，同时阻碍了在循环载荷期间发生的压力不匹配的失败。

您如何使用纳米构想来进一步了解生物材料？亚博网站下载

材料的机械表征可以追溯到几百年。亚博网站下载多样化的研究导致了材料机械响应的全面数据库。亚博网站下载但是，由于技术局限性，工程师无法表征微观结构的机械响应以区分构建块的行为或其空间排列的作用。

得益于机械表征技术的最新进展，例如原子力显微镜和纳米凹痕，我们现在能够表征材料的微观结构特征。亚博网站下载这些进步使我们能够看到微观和纳米结构对整体结构的机械响应的作用。例如，我们可以理解矿物的存在及其排列如何影响样品的硬度或韧性。

作为研究的一部分，您将使用哪些成像技术与纳米互动一起使用？

我使用了不同的成像技术，例如光学和电子显微镜，微CT成像以及拉曼光谱成像，以及我的纳米凹陷研究。结合了这些技术，我们能够将样品的结构和机械性能相关联。

与常规纳米构造实验相比，对生物材料进行纳米构造实验的情况如何？

围绕同质，无机或聚合物材料的研究很多。亚博网站下载因此，为这些材料开发了大多数测试方法。亚博网站下载

相反，有机相位对湿度和温度敏感，如果不储存和制备，它们可以简单地变性。结果，需要特定的协议来确保样品保持其本地特征。

为什么使用环境室对您的研究很重要？

我们经常使用湿度室，因此提取的机械性能不受脱水的影响。脱水的作用取决于样品的矿化程度。例如，如果它是高度矿化的样品，则脱水不会显着影响机械性能。但是，对于高度有机的软样品，例如皮肤和肌肉，则需要环境控制（主要是湿度）。组织需要在其功能环境下进行测试；否则，它们将不会有相同的机械响应。

您希望我们对生物材料的理解将带我们带走？亚博网站下载

我们对生物材料的理解不断发展。亚博网站下载我们可以用来测量它们的系统变得越来越复杂，使我们能够越来越多地发现它们的结构和行为。我的领域是基于这些材料的表征而不是产生它们的特征，尽管我们的突破直接向使用此信息创建越来越强大材料的材亚博网站下载料工程师提供了馈送。

新的工程技术使我们更接近创建仿生材料，这将能够与我们在自然世界中看到的材料相匹配。亚博网站下载例如，3D打印将使我们能够模仿在生物模型中看到的复杂的3D或交织结构，从而导致其惊人的特性。我们将能够准确地复制我们在生物材料中看到的模式，并创建精确模拟它们的工程材料。亚博网站下载但是，我们仍然受到尺寸和材料的限制。亚博网站下载

您在Nanobrüken等专家主导的会议中看到什么价值？

从我的个人经验中，即使通过互联网和期刊获得访问，世界各地背景不同的科学团体也与应有的方式没有联系。有了这些跨学科研讨会和讨论，科学家可以为自己的研究提出新的想法和创新的解决方案。此外，您会得到一些团队努力设计或开发其研究的测试方法的情况；但是，可以在您自己的研究中定制已经在不同领域应用多年的类似方法。

专注于技术而不是像Nanobrüken这样的研究领域的会议很有帮助，因为无论您的背景如何，您都可以在其他领域参加并获得新想法。它有助于分享思想，并帮助我们更有效地进行研究。

关于Shahrouz Amini博士

Amini博士是生物材料系的Max Planck胶体和界面研究所（主管：Peter Fratzl教授）的博士后研究员。亚博网站下载Amini博士凭借有关生物材料的机械表征和特性的研究背景，正在研究耐受生物模型（例如牙齿搪瓷）的研究。亚博网站下载

Shahrouz获得了Nanyang Technological University，材料科学与工程系（顾问：Ali Miserez教授）的博士学位。亚博网站下载亚博老虎机网登录2016年，他因其在螳螂虾的博士学位而获得“研究卓越奖”Dactyl Club及其坚韧的策略。