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“软物质及相关领域研究的展望”的研讨会召开

为庆祝“厦门大学生物仿生与软物质研究院”于2013年4月6日揭牌成立,当天下午,研究院在克立楼二楼会议室举行了名为“软物质及相关领域研究的展望”的研讨会。受邀做报告的有来自中国科学院物理研究所的陆坤权教授,李明教授;南京大学\苏州大学的马余强教授;浙江大学的唐瑞康教授以及厦门大学的帅建伟教授和郑南峰教授。为了契合“生物仿生与软物质”这个主题,研讨会分为两个部分,第一部分主要关于软物质方面,由厦门大学郑兰荪院士主持。第二部分主要关于材料方面,特别是仿生材料,由厦门大学材料学院副院长任磊教授主持。
   研讨会的开始,陆坤权教授做了题为《软物质物理及其发展概述》的报告。作为资深的从事软物质物理研究的学者,陆坤权教授具有20多年相关研究经验。他着眼于软物质发展的全局,首先对国际上软物质物理研究发展概况做了比较全面的介绍,接着从软物质概述、软物质物理研究发展原因分析、软物质研究的若干基本问题等方面进行了论述。最后,陆教授对发展软物质研究提出了一些思考。
   马余强教授主要从事物理学与化学和生命科学交叉的软凝聚态物理领域研究,在聚合物凝聚态物理、胶体结晶、生物膜结构组织和细胞骨架的非平衡自组织等若干前沿领域取得了有意义的成果。生命软物质的构筑单元常具有运动的特征,所构成的体系常常会出现能量转换和耗散现象。报告首先对生命软物质的结构组织特征和动力学行为作一简单评述。然后将利用统计物理、非线性理论以及计算模拟的方法,重点围绕与细胞相关的物理问题,从不同尺度研究它们的非平衡组织行为,分别举例讨论存在定态的相行为和没有定态的集体涨落行为。进一步讨论细胞与周围纳米尺度的粒子之间的相互作用。
  李明教授则侧重实验方法,其研究课题包括新颖单分子操纵技术的研发和应用,生物分子马达的工作机理,仿生纳米复合材料结构的制备与生长机理研究等。DNA包装是细胞与病毒染色体包装的重要机制。之前关于DNA包装的研究主要正对扭转不受约束的DNA,而在生物活体内DNA通常是扭转受约束的。报告首先提出了该问题的解决方法,即扩展之前提出的针对扭曲不受约束的DNA包装理论模型,得到一个新的模型,该模型考虑了对DNA包装有重大影响的DNA的扭曲能。由于在DNA包装过程中扭曲能的累积,可以预测只有有限数量的DNA可以被包装在螺旋阀芯(helical spool)内。然后利用单分子磁性镊子,研究扭曲受约束的DNA包装,用来验证新模型的预测结果。研究结果发现,理论预测值与实验结果吻合得非常好。报告最后讨论了该研究成果所带来的影响。
 
   帅建伟教授长期从事计算生物物理的研究,包括细胞钙信号系统,神经网络和艾滋病免疫动力学等。报告主要阐述了细胞内多尺度钙信号的随机动力学。钙离子信号是各种细胞内广泛存在的最重要的胞内信使之一,参与并控制着细胞生命的生老病死各个过程,如细胞分裂、基因表达、新陈代谢、学习记忆、老年痴呆症、细胞凋亡等。一个广泛存在于几乎所有的细胞中的钙离子信号调节机制,是通过细胞内质网上一种称为三磷酸肌醇受体钙离子通道(IP3R)所释放的钙离子来达到的。报道介绍了所在课题主对细胞内多尺度的钙离子信号进行的数值模拟研究,包括:单个通道所释放的单位钙离子信号,十几和几十个钙通道聚集成集团所释放的局域钙离子信号,以及整个细胞内所传播的胞内钙波,并详细讨论内质网膜钙离子通道的随机开关动力学对胞内钙信号的复杂调控作用。
    关于仿生材料,郑南峰教授首先做了题为《Structure Control of Inorganic Nanomaterials for Bioapplications》的报道。郑教授的研究兴趣主要在于先进功能材料的基础研究和实际应用的发展,特别是在催化与生物领域。纳米材料在生物系统中的使命和作用主要决定于它们的成分,尺寸,形状以及表面的性质。报告向我们展示了郑教授课题组在最近研究中对纳米材料的生物应用,特别是在光热的癌症的治疗和控制药物释放所做的一系列工作。报告首先介绍合成形貌可控的Pd纳米晶体,这些纳米粒子在NIR具有很强的吸收以及其光热效应可用于肿瘤治疗。接着,郑教授详细论述了用自模板方法制备均一的中空介孔纳米粒子,以及将介孔纳米粒子应用于药物控制释放体系。
   唐睿康教授长期从事生物矿化领域的研究,揭示生物结晶原理并以此实现仿生材料的构建,同时将生物矿化发展成为生物功能化的重要手段,取得了一系列具有重要影响力的成果。生物矿化过程给人们很多材料制备和功能化的启示,对于生物结晶调控的理解可以指导人们实现仿生牙及仿生骨的制备,从而更好地完成对生物硬组织的修复。同时,生物矿化也是材料和活生命体进行复合的重要手段,报道提出了通过材料技术实现生物功能化改造的新概念,并介绍了利用仿生矿化技术提高了疫苗的热稳定性,该工作为常温疫苗计划提供了全新的思路。
   作为东道主的刘向阳教授,“生物仿生与软物质研究院”的领头人,在研讨会的最后做了有关软物质功能材料的设计与构建的报道。刘向阳教授在生物物理、仿生材料、纳米科技、软物质、晶体生长等方面有丰富的研究工作经验,特别在晶体生长,生物材料及软功能材料方面,获得杰出成果。刘向阳教授报告一开始,用生动形象的语言给我们阐述了在目前,相互连接网络结构的软物质功能材料越来越受到人们的重视。晶体网络的混合结构与单晶相比,具有更优越的性能。例如,蜘蛛丝中氨基酸特殊的晶体结构,能使其扩张强度与氨基酸单链间有数个数量级的差别。基于此,刘向阳教授给我们介绍了纤维网络结构形成动力学研究的最新进展,并讨论了生物功能材料的结构与性能间的相互关系,及其在纳米工程中的应用。
    整个研讨会过程中,气氛和睦,与会师生聆听专家们的报告。在提问环节,与会师生积极提问,各位专家就大家提出的问题,一一给予认真解答。
 

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