Implementation and Redesign of Catalytic Function in Biopolymers

Implementation and Redesign of Catalytic Function in Biopolymers pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer Verlag
作者:Schmidtchen, F. P. (EDT)
出品人:
页数:133
译者:
出版时间:
价格:$ 145.77
装帧:HRD
isbn号码:9783540657286
丛书系列:
图书标签:
  • Biopolymers
  • Catalysis
  • Biocatalysis
  • Protein Engineering
  • Enzyme Design
  • Polymer Chemistry
  • Materials Science
  • Biomaterials
  • Redesign
  • Implementation
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具体描述

Improvement of the catalytic properties of biological catalysts is equally important in the optimization of industrial processes as in the fundamental understanding of the catalytic machinery at the molecular level. The approaches taken are diverse and span from purely result-oriented, but nevertheless methodologically subtle, making and screening of combinatorial libraries to highly sophisticated tailoring of the environment of active sites. This volume illustrates four different concepts for modifying a given biocatalyst framework or create novel functions using Nature's basic building blocks. Summing up the state-of-the-art biocatalyst engineering it, serves as an orientational landmark and a platform for the specialist and non-expert alike to keep abreast of developments in this rapidly evolving field.

好的,这是根据您的要求撰写的图书简介,专注于详细描述一本关于合成生物学与高分子材料工程交叉领域的专著,且内容不涉及“催化功能在生物聚合物中的实现与重新设计”。 --- 新一代生物基材料的分子设计与制造:从单体到宏观性能的精准调控 作者: [此处留空,可为多位资深研究者或机构名称] ISBN: [待定] 出版年份: [最新年份] 页数: 约 850 页(精装,全彩插图) 图书概述 在当前全球对可持续发展和环境友好型解决方案的迫切需求下,生物基聚合物(Biopolymers)已不再是简单的替代品,而是成为推动材料科学革命的核心驱动力。本书《新一代生物基材料的分子设计与制造:从单体到宏观性能的精准调控》全面、深入地探讨了如何利用尖端合成生物学、高分子化学以及先进制造技术,构建出具有高度定制化功能和优异环境相容性的新型高分子材料。 本书的核心理念在于从分子层面开始,系统性地理解和控制聚合物的结构-性能关系。它摒弃了传统材料学的试错法,转而采用“设计-构建-测试-学习”(DBTL)的闭环策略,旨在实现对材料的各项关键性能(包括机械强度、降解速率、热稳定性、生物相容性乃至特定响应性)的亚纳米级精准调控。 本书内容极为丰富,涵盖了从基础理论到前沿应用的多个维度,适合高分子化学、材料科学、生物工程、化学工程及相关交叉学科的研究人员、博士后、高年级研究生及行业研发工程师参考。 核心章节与内容深度剖析 全书共分为七个主要部分,结构严谨,逻辑递进,层层深入。 第一部分:生物基聚合物的分子起源与结构基础 本部分首先确立了现代生物高分子科学的理论基石。 生物单体的多样性与可及性: 详细分析了通过代谢工程和合成生物学平台生产的非天然氨基酸、新型二元酸、以及改性糖类单体的合成路线、纯化挑战与经济学考量。特别关注了如何通过基因编辑技术提高微生物细胞工厂的产率和纯度。 聚合反应动力学的精细调控: 重点探讨了用于生物聚合物合成的关键聚合技术,如开环聚合(ROP)、缩聚反应、以及新兴的点击化学(Click Chemistry)在生物体系中的应用。书中详细介绍了如何利用新型无金属催化剂或酶催化剂来精确控制分子量分布(PDI)和链结构规整性。 拓扑结构的复杂化: 深入分析了如何通过精确的引发剂设计和链转移剂策略,实现星形、梳形、超支化以及嵌段共聚物的构筑,这些拓扑结构对材料的流变学和固态性能至关重要。 第二部分:先进结构表征技术在生物聚合物中的应用 掌握精确的表征工具是实现精准控制的前提。本部分着重于解释如何利用先进技术揭示材料的微观结构。 高分辨结构解析: 涵盖了固态核磁共振(ssNMR)技术在确定聚合物微晶结构和链段运动性方面的最新进展。同时,详述了多角度激光散射(MALS)与高效液相色谱(HPLC)联用的方法学,以确保分子量和支化度的准确测定。 热力学与机械性能关联: 阐述了动态热机械分析(DMA)和差示扫描量热法(DSC)在评估玻璃化转变温度(Tg)、结晶度及粘弹行为中的高级应用,并建立了这些参数与合成条件之间的定量模型。 第三部分:生物降解性的分子工程 生物降解性是生物基材料的核心优势之一,但其速率和终点产物需要严格控制。 降解机制的解耦与调控: 详细剖析了水解、氧化和酶促降解这三大主要降解路径的分子基础。书中构建了基于聚合物主链中酯键、酰胺键或醚键水解活性的定量模型。 酶响应性材料的设计: 介绍了如何通过引入特定的肽序列或酶切割位点,设计出对特定生物环境(如特定pH值、特定酶浓度)具有高度选择性响应的材料,这在控释领域具有重大意义。 降解产物的毒理学评估: 讨论了最新的体内外测试标准和预测模型,确保降解产物符合生物安全要求。 第四部分:高性能复合材料的界面科学 为了满足工程应用需求,生物聚合物往往需要与增强填料结合。本部分关注界面处的相互作用。 表面化学的活性化: 探讨了如何对纤维素纳米晶体(CNC)、石墨烯氧化物(GO)以及生物衍生的粘土颗粒进行表面功能化,以增强其与疏水性聚合物基体的相容性。 自修复与增韧机制: 介绍了动态共价键网络(如Diels-Alder反应)和超分子相互作用(如氢键网络)在构建具有本征自修复能力的生物聚合物复合材料中的应用。 第五部分:生物相容性与生物医学应用 本部分聚焦于材料在直接接触生命系统时的行为。 细胞粘附与信号传导: 深入讨论了表面粗糙度、电荷密度以及蛋白质吸附层如何影响干细胞的命运(如分化方向)。书中提供了使用表面等离子体共振(SPR)技术监测蛋白质吸附动力学的案例。 组织工程支架的结构设计: 详述了利用双光子光刻(2PP)和静电纺丝技术构建具有仿生微环境(如仿生孔隙率梯度和导电性)的支架,以促进神经或血管组织的再生。 第六部分:先进制造技术赋能高分子定制 如何将分子设计转化为实际产品是工程化的关键。 增材制造(3D打印)的流变学挑战: 分析了生物聚合物墨水在挤出、光固化过程中的粘弹性行为。书中提供了优化配方以克服打印过程中结构坍塌和精度损失的实用指南。 反应性挤出与原位聚合: 探讨了如何将聚合反应集成到挤出过程中,实现新型共聚物的连续、高效生产,并实时监测反应进程。 第七部分:面向未来的可持续性评估与生命周期分析 本书以前瞻性的视角收尾,强调了材料的整体环境足迹。 环境归趋模拟: 提供了评估材料在海洋、土壤环境中长期稳定性和降解潜力的计算化学和实验模拟方法。 经济可行性分析: 包含了从生物质原料获取到最终产品制造的完整价值链的成本效益分析模型,为产业化决策提供科学依据。 本书的独特贡献 本书最大的价值在于其深度融合了分子生物学的“精确性”与高分子工程的“宏观控制力”。它不仅仅是现有技术的综述,更是一本着眼于“下一代”材料研发的路线图。作者摒弃了对现有聚合物的修补式改进,而是倡导从微生物细胞工厂开始,系统性地“编程”聚合物的化学结构和三维形态,最终实现对材料性能的可预测、可重复、高精度的调控。通过大量的案例研究和数据驱动的分析,本书为读者提供了从“为什么”到“如何做”的完整知识体系。

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