类型b
这篇综述文章由孙晓杰、张梦雪、刘金凤、惠光颜、陈西广和冯超*撰写，作者们来自中国海洋大学海洋生命科学学院、青岛妇女儿童医院口腔科、解放军海军青岛特勤疗养中心口腔科以及三亚海洋研究所。文章发表于Advanced Science期刊（2024年，第11卷）。
主题与背景
文章主要探讨了硅藻生物硅（diatom biosilica, DB）的形成、生物修饰、功能活性及其在生物材料领域的应用。硅藻是一种常见的单细胞微藻，具有巨大的生物量和多样的物种。DB是硅藻壳的主要成分，由无定形二氧化硅组成，具有独特的分层多孔结构。这种结构赋予DB在药物递送、止血材料和生物传感器等领域的广泛应用潜力。然而，DB的结构多样性决定了其不同的生物功能，筛选符合应用需求的DB结构特征如同大海捞针。此外，化学修饰方法缺乏有效手段控制DB的微纳米孔结构。因此，通过生物调控方法操纵DB的微纳米结构，将筛选模式从大海捞针转变为生物制造模式，成为研究的重点。
主要观点及支持证据
1. DB的生物制造过程
文章详细介绍了DB的生物制造过程，包括硅酸盐的运输、硅化作用以及DB的形成机制。硅藻通过生物矿化过程合成DB，这一过程受到外部环境条件、基因等多种因素的影响。具体来说，硅酸盐通过硅酸转运蛋白（SITs）被运输到细胞内，并在硅沉积泡（SDVs）中进一步聚合，最终形成DB结构。细胞骨架结构（如微管和肌动蛋白）参与SDV的运动，影响DB合成的位置和形状。此外，多种肽类（如silaffins、LCPA、silacidin和cingulins）在硅酸盐聚合过程中发挥重要作用，影响DB的形态。
2. DB的物理性质
DB具有独特的光学、机械和扩散交换性质。其光学性质体现在吸收、转换、传输和反射不同波长的光，有效防御紫外线并收集光合作用所需的波长。机械性质方面，DB的厚度和大小与其抗外力能力成反比，且在一定范围内可恢复变形。扩散和交换功能则通过多尺寸孔隙实现，这些孔隙在气体、营养物质和其他代谢物的扩散交换中起到筛选作用。
3. DB的应用
DB在生物材料领域具有广泛的应用前景。文章列举了DB在药物递送、骨组织修复材料、止血剂、固定化酶、传感器检测和污染物处理等方面的应用实例。例如，通过将药物掺入DB结构中，可以延长药物释放时间并增强治疗效果；DB作为骨组织修复材料，可通过机械互锁促进细胞生长和骨矿化；DB还可用作止血材料，加速血小板凝块形成并激活内源性凝血途径。
4. 金属矿化与基因修饰
文章探讨了通过金属矿化和基因修饰调节DB结构的可能性。金属元素（如锗、钛、钙、铁和锌）可以通过生物制造过程矿化到DB上，赋予其新的功能特性。例如，钛矿化的DB可用于太阳能电池和光催化环境修复材料；钙矿化的DB可用作骨组织修复材料和止血材料。基因修饰则通过识别和修改与DB合成相关的基因，实现对DB结构的精确控制。
意义与价值
本文系统总结了DB的形成、生物修饰、功能活性及其在生物材料领域的应用，为DB的研究提供了全面的视角和深入的理解。文章强调了生物制造过程在DB结构调控和功能优化中的关键作用，展示了DB在药物递送、骨组织修复、止血材料等领域的巨大应用潜力。此外，文章还探讨了通过金属矿化和基因修饰扩展DB应用的可能性，为未来研究提供了新的方向和思路。
亮点
这篇文章不仅为DB的基础研究提供了宝贵的参考资料，也为生物材料的开发和应用提供了新的思路和方法。