第1章 生物中的矿物 1
1.1天然生物矿物的种类 2
1.1.1碳酸钙 3
1.1.2磷酸钙 7
1.1.3氧化铁与硫化铁 9
1.1.4硅石类 12
1.2几种典型的天然生物矿物 13
1.2.1贝壳的结构与高韧性 13
1.2.2鱼耳石 16
1.2.3骨 19
1.2.4牙 21
1.2.5病理结石 23
1.2.6象牙 24
1.2.7蛋壳 25
1.2.8棘皮动物 28
1.3天然生物矿物的形貌特征 29
1.3.1对称性碳坏 29
1.3.2生长方向调节 31
1.3.3有机支架 34
1.3.4囊泡在硅藻和放射虫矿化中的作用 34
1.3.5多细胞生物 35
1.3.6讨论 36
1.4天然生物矿物的结构特征 37
1.4.1分级结构 38
1.4.2预构建 46
1.4.3高度有序的自组装 47
1.4.4多级过程 49
参考文献 53
第2章 生物矿化中的结晶原理 58
2.1晶体生长基础 59
2.1.1结晶过程中的热力学 60
2.1.2成核 61
2.1.3成核动力学 63
2.1.4晶体生长动力学 64
2.1.5纳米组装 67
2.1.6前驱相和相转化 70
2.2生物矿化的调控途径 72
2.2.1晶体与台阶的形貌 73
2.2.2生物矿化中的晶面识别 74
2.2.3生物矿化中的晶体生长 76
2.3界面能量控制 81
2.3.1界面能和晶体生长 82
2.3.2接触角和Young’s公式 84
2.3.3界面能和生物结合界面 85
2.3.4界面能和相转化 87
2.3.5相转化动力学控制 89
2.3.6晶体组装的控制 92
2.4纳米溶解 94
2.4.1溶解过程中的台阶行为 95
2.4.2纳米颗粒的稳定性 99
参考文献 100
第3章 有机基质调控生物矿化 108
3.1有机基体作为机械构架 109
3.2大分子和有机基质——一个普适的模型 110
3.3有机基质诱导成核 111
3.3.1界面处的分子识别 113
3.3.2静电积累 116
3.3.3表面形貌 117
3.3.4结构匹配——几何模型 117
3.3.5立体化学模型 120
3.4有限反应空间中的化学合成 121
3.4.1囊泡 121
3.4.2铁蛋白 123
3.4.3细胞和细菌的组装 125
3.4.4聚合物多孔材料 127
3.5天然矿物中的有机基质 129
3.5.1骨中的有机基质 129
3.5.2牙釉质基质的主要蛋白 133
3.5.3贝壳珍珠层中的大分子基体 136
3.5.4淡水珍珠中的有机大分子 138
3.5.5鱼耳石中的有机大分子 139
3.6体外模拟有机基质调控矿化 140
3.6.1晶体生长 140
3.6.2晶体生长的抑制 141
3.6.3晶体形貌 142
3.6.4多晶型 146
3.7有机模板上的取向形核 148
3.7.1 LB膜 149
3.7.2 SAMs 151
3.8人工合成碳酸钙晶体的晶型及形貌控制 154
3.8.1 Mg2+作为添加剂 154
3.8.2有机小分子作为添加剂 155
3.8.3生物大分子作为添加剂 157
3.8.4微印法实现结晶位点控制 159
3.8.5纳米碳酸钙 160
3.9小结 160
参考文献 161
第4章 生物矿化的细胞调控 168
4.1引言 168
4.2矿化相关蛋白的细胞合成与分泌 169
4.2.1蛋白质的合成 169
4.2.2胶原的合成 169
4.3生物矿化中的细胞调控作用 173
4.3.1细胞分泌蛋白与生物矿化组织 173
4.3.2骨矿化过程中的细胞调控作用 174
4.3.3牙本质矿化过程与细胞活动 189
4.3.4牙釉质矿化过程与细胞活动 190
4.4骨修复中的细胞调制矿化 194
4.4.1骨折愈合与骨重塑 194
4.4.2骨组织工程中的细胞调制矿化 195
参考文献 200
第5章 生物矿化与基因调控 202
5.1引言 202
5.2基因的生物功能 203
5.2.1基因表达及其特…点 204
5.2.2基因表达的调节方式 204
5.3生物矿化中的基因调控作用 205
5.3.1骨矿化过程中的基因调控作用 206
5.3.2牙釉质矿化过程中的基因调控 220
5.4转基因动物技术与生物矿化 232
5.4.1转基因动物技术与骨矿化研究 233
5.4.2转基因动物技术与牙釉质矿化研究 234
5.5基因治疗与生物矿化 238
5.5.1基因治疗用于骨疾病 239
5.5.2骨缺损基因治疗 240
5.6基因模板在生物模拟矿化中的应用 242
5.6.1 DNA模板纳米粒子自组装的典型结构 242
5.6.2 DNA模板组装一维金属纳米线 243
5.6.3 DNA模板自组装纳米颗粒二维及三维网络体系 245
5.6.4天然病毒DNA指导一维纳米材料的合成 247
参考文献 248
第6章 牙釉质的发育及其生物矿化 252
6.1牙釉质的发育过程 252
6.2牙釉质矿化过程中的细胞外基质蛋白 254
6.2.1釉原蛋白 255
6.2.2成釉蛋白 257
6.2.3釉蛋白 259
6.3牙釉质基质蛋白调控生物矿化 260
参考文献 262
第7章 病理性矿化Ⅰ——与骨质减少和血管钙化有关的生物矿化 265
7.1骨的病理性矿化 265
7.1.1去势大鼠骨基质的改变：非胶原蛋白在骨矿物形成中的作用 266
7.1.2长期低剂量喂镧大鼠的骨矿物相 271
7.1.3外源性金属离子对骨相关细胞的影响 273
7.1.4氧化胆固醇抑制骨髓基质细胞向成骨细胞分化 275
7.2血管钙化 275
7.2.1胆固醇诱导钙磷酸盐沉积：物理化学作用 276
7.2.2血管平滑肌细胞的凋亡对钙化的贡献 277
7.2.3血管平滑肌细胞的成骨样分化对钙化的贡献 279
参考文献 281
第8章 病理性矿化Ⅱ——结石与牙的病理矿化 291
8.1泌尿系结石 291
8.1.1草酸钙结石 292
8.1.2尿酸结石 300
8.1.3磷酸钙结石 305
8.1.4胱氨酸结石 308
8.2胆结石 311
8.2.1胆结石的基本理化性质和微观结构 312
8.2.2影响胆结石形成的因素 315
8.2.3对胆结石环状结构形成的体外模拟 319
8.3人体中的不常见结石 320
8.3.1胰腺结石 320
8.3.2支气管结石 321
8.3.3前列腺结石 321
8.3.4肠胃结石 322
8.3.5肺泡微结石 322
8.3.6鼻腔结石 323
8.3.7其他结石 323
8.4牙的病理矿化 324
8.4.1龋齿 324
8.4.2牙石 326
8.4.3氟牙症 327
参考文献 329
第9章 光合生物体内的二氧化硅 336
9.1硅的生物地质化学循环 336
9.2生物硅化的起源和进化 337
9.3硅化学和硅生物化学 339
9.4硅化结构和功能关系 343
参考文献 344
向人体内钙化学习——写在书后 350
索引 357