生物

VII结论纳米/微结构超分子生物聚合物因其无毒、生物降解性、自组装性、适应性和生物相容性而在农业领域受到广泛关注，用于改善植物生长和发育、提高土壤肥力和结构、增强保水性以及提高干旱地区的作物复原力。

其中，作为新型生物聚合物的纳米/微结构超分子生物聚合物，具有高稳定性、可逆的超分子相互作用、自愈能力和对外部刺激的高响应性。

可逆溶胀、凝胶-溶胶转化、刺激响应的可注射性、自愈性、形状记忆等特性，以及固有的生物相容性和生物降解性使其可应用于生物医学应用、组织工程、环境工程和农业等不同领域，其中，大表面积、高保水能力、受控和靶向递送农用化学品和生物活性剂等，在农业领域获得了广泛的认可和关注。

更安全、可生物降解的纳米/微超分子生物聚合物广泛应用于可持续农业。

然而，当前在农业中应用纳米/微结构超分子生物聚合物，仍受限于高昂的制造成本、生产的规模化以及聚合物在各种农业环境中的稳定性(需要承受极端温度、紫外线辐射和微生物降解等环境条件)。

生物聚合物来源于可再生资源如植物、微生物、动物、海洋资源或生物质，具备生物降解性，可避免化肥和农药污染及土壤侵蚀。

1.2生物触觉、热觉

人工触觉神经元(ATTNs)通过模仿生物触觉系统，提供了一种将压力转换为尖峰信号进行处理的潜在解决方案。

1.1生物视觉

图1生物视觉系统和视觉编码的分子机制。

6.2增强植物养分利用超分子生物聚合物可提供可控的和有针对性的宏量和微量营养素释放，确保更有效地输送到植物根部。

6.3保护植物免受生物和非生物胁迫超分子生物聚合物可以增强植物系统在生物胁迫下的复原力和免疫反应，这是由于这些结构刺激防御化合物和细胞壁，激活了针对病原体和害虫的特定信号通路。

III超分子聚合物水凝胶

III超分子聚合物水凝胶超分子水凝胶是通过生物聚合物和低分子量凝胶等大分子之间的可逆的非共价相互作用(氢键、静电相互作用、疏水相互作用、主客体相互作用、金属配位或其他相互作用)形成。

VI纳米/微结构超分子生物聚合物在可持续农业中的应用

VI纳米/微结构超分子生物聚合物在可持续农业中的应用表1总结了各种超分子生物聚合物的结构和靶向应用。

与传统聚合物相比，使用纳米/微结构超分子生物聚合物作为转化器表面的涂层具有以下优势：增加的表面积；

与纳米超分子聚合物(纳米尺度的结构，通常范围为1至100nm)相比，具有更高的机械强度和更大的尺寸，使其更适合需要散装材料或宏观结构的应用。

传统聚合物和超分子生物聚合物之间的区别：共价键和氢键。

图文导读I超分子生物聚合物传统聚合物由共价键连接的重复单元组成，形成长链状结构，具有确定的分子量和化学结构。

此外将纳米/微结构超分子生物聚合物与传感器、数据分析和自动化系统等智能农业技术结合可促进可持续的农业实践。

此外，纳米/微结构超分子生物聚合物的生态友好性和功能性使其可应用于抗菌和生物传感等。

生物聚合物的超分子结构赋予其独特特性，包括酶活性、信息存储、结构支持和识别能力，理解和调控超分子结构可促进其在生物技术、材料科学、医学和农业等领域的应用。

生物聚合物被用于受控药物释放、废水处理和活性成分输送系统。

纳米/微结构超分子生物聚合物的机械强度、吸水能力、控释性能和不同环境条件下的稳定性需进一步提高，了解它们与不同作物种类和土壤成分的相互作用将有助于更加有针对性的有效应用。

纳米/微结构超分子生物聚合物等可再生生物聚合物的广泛应用为农业可持续发展提供了新路径。

超分子水凝胶是通过生物聚合物和低分子量凝胶等大分子之间的可逆的非共价相互作用(氢键、静电相互作用、疏水相互作用、主客体相互作用、金属配位或其他相互作用)形成。

超分子生物聚合物可改善土壤结构和吸水能力、促进植物养分吸收。

超分子生物聚合物可用于病害管理，嵌入到生物传感器中检测植物病原体以实现作物保护。

超分子生物聚合物在促进可持续农业方面的潜力。

这些生物聚合物因其独特的性质如复杂层状结构、高稳定性、可调机械强度、高刺激响应性和自愈能力而备受关注。

通过纳米/微超分子生物聚合物封装生物活性化合物(农用化学品和生物活性剂)可实现可控释放和靶向递送。

在生物系统中，细胞膜中的生物离子通道通常维持在平衡状态，以保持阳离子和阴离子的分布平衡。

然而，目前人工神经接口的功能仍然有限，远未达到生物系统的复杂性。

目前这一方向依然存在着诸多挑战例如人工神经系统响应时间以秒为单位，远慢于生物系统的毫秒级响应。

利用这一特性，通过使用离子载体选择性膜，可增强对K⁺的选择性，从而模拟生物离子通道的功能。

与使用连续信号的传统神经网络(ANN)不同，SNN通过离散的脉冲信号处理信息，这种信号与生物神经元之间靠动作电位通信的方式相同。

然而，目前的离子传感器尚无法生成尖峰信号来很好地模拟这一功能，因此开发对生物分子浓度敏感的人工生物神经元(ABCN)极为重要。

若能通过与神经科学家合作，从分子层面复现生物神经元的动态行为，模仿电化学信号的传递，则可以逐步开发出更接近生物神经通路的人工神经接口。

该器件也对多巴胺等生物分子浓度敏感，表现出类似生物神经元的脉冲尖峰行为。

(c)ATTN具有生物神经元适应能力。

这个被称为地球生物第六次物种灭绝的危机(见图2和图3所示)正在展示出一个并不健康的物种灭绝现象。

大卫·劳普似乎更倾向于后者，他不认为物种灭绝是竞争、自然或物理的原因造成，而是“每隔1800万年就落到地球的陨石”，其实这才是地球生物和人类的最大威胁！

这些不平衡的物种变化又会影响一个地区生态系统生物的多样性。

我们在活性生物的构建和生物应用领域已深耕多年，开发出了多种基于不同活生物有机体的活性生物材料，并在多种重大疾病治疗应用中取得了良好的效果。

生物材料；

不同温度条件下，响应速度和脉冲频率变化模拟了生物感受器的预警和保护机制。

人体对外部刺激的编码是通过生物感受器实现的。

作者团队通过化学偶联、物理组装、生物工程等不同的修饰化策略将功能材料与生命基元整合，构建了多种活性生物材料，有效维持或增强生物活性，显著提高了各种疾病的治疗效果。

此外，随着生物工程技术的发展，基因编辑技术也赋予了这些生物体超出其进化范围的新的治疗特性，有助于实施精准医疗、拓宽科学研究范围。

然而，当有机体遭受不适应或恶劣的环境、缺乏调节因子或生理因素时，天然或生物工程有机体可能表现出较弱的生物活性，无法充分发挥其固有或改造的生物治疗功能，需要进一步通过人工强化的方法增强其治疗效果。

综述了ASN的生物学基础和最新进展，为生物启发的类脑感知提供了基础支撑。

举个简单例子，也许某种生物对恶劣环境或可怕疾病的适应性和变异性会为人类找到对抗某种环境和治疗某种疾病的方法，而这一切的基础都要求地球生态环境具有足够的生物多样性。

生物的多样性支持着人类和社会的各种需求，包括粮食和营养、能源、药品和淡水等物资的开发，这些都是人类健康生存的基础。

根据国际自然保护组织IUCN(InternationalUnionofConservationofNature)统计，今天地球上的物种正在快速地灭绝之中，而且其灭绝的速度是自然灭绝速度的1000到10000倍(见图2和3的数据)，然而我们人类却并没有看到新物种多样性的爆发过程。

人类的活动和温室气体的排放已经让地球环境温度持续上升了3℃(见科学问题23全球变暖的程度)，地球上某些鱼类正在消失，如果地球温度再上升2℃，那么根据数据测算到2100年，60%的鱼类可能会灭绝。

利用辅助育种、克隆和基因组编辑等物种恢复的常规方法，努力重建产生健康生态系统和恢复生物多样性的自然调节过程。

在这些努力中已经有了很多非常积极的进展，例如国际上已经成立专门的联合公司和项目来从事灭绝威胁物种的恢复工作，通过不断发展的基因工程和基因克隆技术首先让大象、有袋动物、白犀牛等有灭种威胁的物种获得挽救，甚至能够让猛犸象、剑齿虎、恐龙等动物重新复活，并将恢复的动物释放到合适的栖息地，以增加生物多样性，恢复生态系统的多样化产生能力。

然而我们人类却正在破坏自己赖以生存的食物链和栖息地，而这个破坏的表现就是正在加速的物种灭绝却并没有出现新物种的大爆发。

1.4生物嗅觉

1.3生物味觉

该系统模仿生物味觉受体，由pH传感器/钠离子传感器与STLFET组成。

1.5生物听觉

这是受生物听觉神经通路启发制备AAN的首次尝试。

因此，对生物受体工作机制的深入理解可能为ASN的未来发展提供一些启示。

I生物信号转导机理

广东省智能科学与技术研究院钟帅/浙江大学张亦舒研究员首先从神经科学的角度阐述了多种生物信号的转导机理，如视觉、触觉、热觉、味觉、嗅觉和听觉。

生物学进化基本完成，伴随人类各种文明的形成)，而且劳动工具的变迁记录了人类文明发展的不同阶段，并一直持续到了今天

华熙生物于2023年9月披露的投资者关系活动记录表显示，公司目前有7-8种在研胶原蛋白，已经实现大分子的重组胶原蛋白制备，并于8月份完成了重组Ⅲ型人源胶原蛋白原料产品的上市

25年前，晨光生物的前身是集体企业曲周县五金厂，只能生产木质窗户上的拉手插销和手工扳手

2012年3月，第一批在印度工厂生产的红辣素运回曲周县晨光生物总部

目前，基于NbOx忆阻器和压电器件的集成系统在触觉编码方面表现优异，其输出尖峰频率与压力幅值呈正相关，且其还能模拟生物的“保护性抑制”机制。

举个简单例子，也许某种生物对恶劣环境或可怕疾病的适应性和变异性会为人类找到对抗某种环境和治疗某种疾病的方法，而这一切的基础都要求地球生态环境具有足够的生物多样性。

根据国际自然保护组织IUCN(InternationalUnionofConservationofNature)统计，今天地球上的物种正在快速地灭绝之中，而且其灭绝的速度是自然灭绝速度的1000到10000倍(见图2和3的数据)，然而我们人类却并没有看到新物种多样性的爆发过程。

在这些努力中已经有了很多非常积极的进展，例如国际上已经成立专门的联合公司和项目来从事灭绝威胁物种的恢复工作，通过不断发展的基因工程和基因克隆技术首先让大象、有袋动物、白犀牛等有灭种威胁的物种获得挽救，甚至能够让猛犸象、剑齿虎、恐龙等动物重新复活，并将恢复的动物释放到合适的栖息地，以增加生物多样性，恢复生态系统的多样化产生能力。

然而我们人类却正在破坏自己赖以生存的食物链和栖息地，而这个破坏的表现就是正在加速的物种灭绝却并没有出现新物种的大爆发。

不同温度条件下，响应速度和脉冲频率变化模拟了生物感受器的预警和保护机制。

III超分子聚合物水凝胶

VI纳米/微结构超分子生物聚合物在可持续农业中的应用

超分子生物聚合物可改善土壤结构和吸水能力、促进植物养分吸收。

此外将纳米/微结构超分子生物聚合物与传感器、数据分析和自动化系统等智能农业技术结合可促进可持续的农业实践。

超分子水凝胶是通过生物聚合物和低分子量凝胶等大分子之间的可逆的非共价相互作用(氢键、静电相互作用、疏水相互作用、主客体相互作用、金属配位或其他相互作用)形成。

超分子生物聚合物在促进可持续农业方面的潜力。

这种生态友好的农业模式旨在保护自然资源、维护生物多样性、确保粮食安全、减缓气候变化影响，并促进健康的生态系统发展。