硅藻硅质壳作为一种结构独特的新材料，其构造上的精细程度很好的超越了现在所用的先进材料。近期有许多关于硅藻硅质壳结构在材料应用方面的研究进展，特别是在光学、传感器、太阳能电池、药物运输等方面存在着潜在的用途。在硅藻硅质壳结构的直接应用之外，最近也出现了关于硅藻合成生物学方面的报道，这些报道则主要集中在硅藻细胞壁的结构检测、仿生合成新型硅质材料以及化学转换上，这些方法则启发了我们对于纳米材料在合成上的新思路。
纳米多孔二氧化硅基材料在作为药物载体的应用方面已被证明是成功的，但这些材料的生产需要昂贵和有毒的化学品。2012 年，Losic 和他的同事一直在探索将硅藻生物矿化硅作为口服和植入药物的生物载体，并证明了它们在替代合成硅基材料方面的潜力。2013 年，Feng Chen 等人证明了使用抗体功能化介孔二氧化硅纳米颗粒靶向地将阿霉素传递到小鼠肿瘤细胞中。
诗前半写景，后半则化用《楚辞·渔父》之典故，抒发其优游自得、无往不适的情怀。由于诗中所写清水游鳞之水景，与《楚辞》中的沧浪之咏景象类似，即便将沧浪之水看成是本诗中所写的新安江水，也无不可；再加上情绪、心境的契合无间，故本处所用典故，对于阅读本诗并不构成丝毫障碍。明了者知其为用典，不明了者无妨视其为写实。典故融化于诗句之中，浑然一体，可谓是“用事不觉”，而对于诗意的理解来说，其用事之平易，又可谓是“易见事”矣。
2015 年，Delalat 等人使用硅藻衍生的纳米多孔生物矿化硅材料为癌细胞提供化疗药物。他们将假微型海链藻通过基因工程技术进行改造，使生物矿化硅（biosilica）表面上显示蛋白G 的IgG 结合域，从而使抗体能够靶向附着于癌细胞。这里的硅藻生物矿化硅外壳可以被看作一个多功能背包，用于靶向地将水溶性较差的抗癌药物运送到肿瘤部位。一旦生物矿化硅与癌细胞相结合，载药纳米颗粒就会释放，将成神经细胞瘤和B 淋巴瘤细胞杀死。 为了实现将抗体结合到硅藻生物矿化硅中，他们使用了一种最近发展起来的方法，称为活硅藻二氧化硅固定化法(LiDSI)。其基础是将合成基因引入硅藻基因组，该基因将感兴趣的蛋白编码成氨基末端信号肽（S）和肽T8。S 和T8 均来自硅蛋白-3，硅蛋白-3 是假微型海链藻的一种天然成分。S 和T8 的结合作为细胞内陆址标签，在生物矿化硅形成过程中，将蛋白质永久锚定在生物矿化硅中。迄今为止，LiDSI 仅被用于将绿色荧光蛋白(GFP)和酶结合到生物硅中。他们将GB1（一种蛋白G 的免疫球蛋白G [IgG]结合域）结合到假微型海链藻表面的生物矿化硅中，研究IgG 抗体对转基因硅藻生物矿化硅的附着情况，结果证实了GB1- 生物矿化硅结合体与IgG 特异性结合。同时使用荧光显微镜和扫描电子显微镜对结合情况进行观察。为了实现药物分子与硅藻载体的结合，使用一种已建立的方法将疏水药物分子封装成阳离子胶束和脂质体，研究它们与生物硅结合特性和药物分子的释放。
实验样品各物种ITS2序列、长度、GC含量及物种K2P距离见表1。将实验数据和GenBank数据库下载的萝藦科药用植物数据结合，在更大样本量下考察滨海白首乌及其近缘种的变异情况。结果表明，滨海白首乌及其近缘种的种间变异差异明显，ITS2可以将其区分开，滨海白首乌与戟叶牛皮消和隔山消的变异差异也较为明显，可加以区分。
2017 年，S Leonardo 等人为了探索硅藻作为传感和生物传感装置中的天然三维纳米结构载体，描述了一种通过金电沉积固定硅藻的简单，快速和稳定的方法。在该过程中，形成含金的微形结构，通过截留或穿过它们的纳米孔来固定硅藻。通过改变施加的电位，时间和HAuCl4 浓度，获得不同形态和粗糙度的金沉积物，从而确定硅藻固定化过程。光学和扫描电子显微镜已被用于表征硅藻固定化产率，金微结构的形态和硅藻的形态完整性。使用循环伏安法来表征金沉积物并证明金- 硅藻电极具有增强的电催化活性。还已经证明了将定制的固定化与硅藻生物功能化相结合的可行性。将抗体功能化硅藻固定在电极上，保留其检测同源抗原的能力。报道的方法利用硅藻的天然三维纳米结构以及它们易于用生物分子修饰和金电沉积的简单性来生产微/纳米结构和高电催化电极，提供低成本和环保的平台和阵列，在生物传感中具有潜在的应用。
硅藻是理解碳固定、光捕获、脂质和硅代谢的模式生物。基因组工程工具可以通过允许反向遗传学，包括基因失活、替换和标记，来促进硅藻合成生物学的发展。硅藻是光合微藻的主要类群，由于缺乏有效的遗传工具，其生物技术潜力一直尚未得到充分开发。2013 年，Fayza Daboussi 等人使用MNs 和TALE 核酸酶对海洋硅藻中的三角褐指藻基因组进行了高频率的靶向修饰。通过破坏UDP - 葡萄糖焦磷酸酶基因而产生的增强型产脂藻株(三酰甘油累积量增加45 倍)证明了基因组工程利用硅藻生产生物燃料的力量。MNs 和TALEN 在过去十年中作为许多生物体基因组重组的有效工具出现。这些序列特异性核酸酶的使用已被报道可刺激高达1000 倍的同源重组频率，为我们研究硅藻基因工程提供动力。利用这些核酸酶诱导参与脂质代谢的几个基因的靶向突变，使之产生的硅藻藻株，其三酰基甘油积累量增加了45 倍，并且同时降低了生产成本。
在本研究中，开发了一种利用序列特异性核酸酶编辑三角褐指藻基因组的高效方法。在该研究中，锌指核酸酶被用来修饰一个稳定整合到莱茵衣藻基因组中的人工基因。在此，通过靶向参与三角褐指藻脂质代谢的7 个基因，证实了TALEN 介导的基因组修饰的高频率。此外，与在相同条件下培养的亲本藻株相比，我们产生了一个增强的产脂藻株，三酰基甘油积累量增加了45 倍，这种产脂藻株有望用于生物燃料的生产。利用序列特异性核酸酶操纵代谢途径的能力，将为硅藻的合成生物学铺平道路。
2017 年，Hemant P. Borase 等人采用了一种利用局部分离的硅藻制备生物活性金纳米粒子的新方法。其方法是将早期培养硅藻，每1042g 硅藻进行离心，再将其分散于50 ml 蒸馏水中，孵育24h。孵育完成后加入适量氯化金盐，使其在培养基中的浓度为0.1mM，孵育24h。提纯上在Kroger 等人的方法上进行轻微的修改，离心收集氯化金细胞，将其悬浮于含EDTA(0.1M)和SDS(0.2%)pH8.0 的2ml 缓冲液中，80℃水浴孵育10min，整个样品超声10min。以1000rpm 离心10min，取上清。这个过程重复三次。然后加入1ml 己烷，涡旋混合均匀，加入2ml 蒸馏水，30℃孵育10min。孵育后，用移液管除去正己烷层。然后，收集含有金纳米粒子的彩色上清液，进行冻干，以供进一步实验使用。然后采用通过将金纳米颗粒与抗生素偶联，获得金纳米颗粒的生物活性，与单独的纳米颗粒和抗生素相比，金纳米颗粒的抗菌活性增强。这是一种绿色纳米技术的可持续发展的方法，在减少抗生素在微生物控制中的使用方面发挥着巨大的作用。
为了与惯性导航技术的高精度方位姿态检测能力相结合，实现基于多信息融合的组合式掘进机导航定位，笔者提出基于四点式光靶的掘进机定位方法，利用机器视觉技术实现掘进机的自动定位，通过四点式光靶设计，简化并放大了光靶结构，提高了定位导航系统检测分辨率和精度，改善了其环境适应性。
2017 年，F R Lamastra 等人利用溶胶凝胶技术，在硅藻土多孔表面直接合成了氧化锌纳米晶。他们将100mg 硅藻土粉分散于50mlH2O/EtOH 溶液中，超声20min。然后加入不同浓度(0.01、0.03、0.1M)的ZAD 和0.8M的TEA。合成过程在80℃的水浴中进行，在300 rpm 的恒速搅拌下进行2h。所得粉体经过滤分离，用去离子水洗涤，60℃烘干。从0.03 M ZAD 溶液中得到的粉末，在500℃-700℃范围内的不同温度下，在静态空气或氮气中煅烧3h，加热速率为5℃min-1。对干燥和煅烧样品进行红外光谱分析。
太阳能分解水涉及使用n 型和p 型半导体的光电化学产生H2，其分别用于聚集太阳光以氧化和还原水。与一系列流行的半导体相比，硅是一种理想的半导体光电极，因为它具有丰富的低带隙（1.12 eV）。除此之外，纳米硅还具有抗反射和适于太阳能转换的特点。2015 年，Soundarrajan 等人将将硅藻细胞膜与硼掺杂在一起，这时硼酸用作硼掺杂的前体，然后用镁热法将其转化为p 型硅藻壳。经过掺杂和镁热转化，硅藻壳的形状得以保留。然后将掺杂硼的硅藻细胞膜沉积在镀金玻璃载玻片上，作为电解水的光电阴极。用磷化铟纳米晶体（InP NCs）和铁硫羰基催化剂（Fe2S2(CO)6）包覆硅藻壳后，将制备的电极组装成三电极电化学电池进行光电流测量，利用气相色谱仪(GC)对产生的H2 进行分析，实现了硅藻的制氢技术。在此之前，2013 年，Ge等人曾使用硼酸作为前体掺杂硅纳米颗粒的化学方法，而掺杂硅的纳米颗粒被用作电池的阳极材料。
2013 年，Toster 等人建立了一种有效地将小于20nm 的二氧化钛纳米涂覆在硅藻壳上的方法，从根本上创造了三维二氧化钛结构。二氧化钛纳米颗粒的原位合成有效结合等离子体处理的硅藻壳而不需要任何连接剂。太阳能电池转换效率显著提高，与标准二氧化钛电池相比，效率提高了30%。2015 年，Der-Ray Huang 等人制备了二氧化钛- 硅藻壳的糊体混合物。采用喷丝涂层和高温烧结技术，制备了染料敏化太阳能电池(DSSCs)的工作电极，结果表明，在相同的条件下，传统TiO2 糊体包覆三次DSSCs 的功率转换效率为3.81%，TiO2 糊体包覆二次之前包覆一次TiO2 硅藻糊体的功率转换效率为5.26%，效率提高38%。
总而言之，硅藻合成生物学在合成生物纳米材料方面有了广泛的应用，合成生物学的方法是纳米材料合成和应用的前提和基础，也必将成为人们合成生物纳米材料的研究重点和热点。
参考文献
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