生物活性玻璃适度溶解

Some nuclei (原子核) have spin (自旋)
B0
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


能 量
L
L

電磁波脈衝
氫核之NMR譜
B0 = 7.05 Tesla Simulation of AB (2003-12-31, 09:56:06)
Jab = 0.00 Vab = 0.00 Vcentr = 150.00 Va = 150.00 Vb = 150.00 Wa = 0.50 Right-Hz = 0.00 WdthHz = 300.00
0.8
0.6
0.4
0.2wenku.baidu.com
0.0
ppm
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
Larmor 頻率 (MHz) = B0


能 量
300 MHz
75 MHz


1H
13C
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
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
Cube or Octahedron
晶癖
Fast growing along one axis
Needle shaped
Slow-growing faces ! Fast-growing faces ?
Fast growing along two axes
Plate like
Fast growing along any axis
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
Calcite
CaCO3
Calcium carbonate
Shell
8 m
Gravity Sensor
Lenses
生物體中礦物質形成之過程
Amorphous Silica
Interfacial reactions
BioGlasses
leaching
living tissues
HAP precipitation
polycondensation
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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
H+
光合作用
OH -
細胞
晶癖
Fast growing along one axis
Needle shaped
Slow-growing faces ? Fast-growing faces ?
Fast growing along two axes
Plate like
Fast growing along any axis
300 MHz
超導磁場
B0
具½自旋之原子核 (e.g. 1H):
只有上下兩種相對位置
Spin down
“下旋”
L
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):

L
能 量
L

主磁場 B0
核 磁 共振 NMR

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
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
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
SiO2·nH2O
Silicon Oxide
海洋單細胞生物
5 m
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
HCO3H+
H+
HCO3- + OH -
+ Ca2+
CaCO3
外界
HCO3- 酶
OH - + CO2
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
HH H C C OH
HH
碳13
相互作用
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
HH H C C OH
HH
碳13
相互作用
NMR 結構
Mouse prion domain PrP(121-231)