Biomimetiska nanomaterial eller biomimetik ( engelska biomimetic nanomaterials or biomimetics, bioinspired materials ) är konstgjorda nanomaterial som efterliknar biomaterialens egenskaper eller skapas utifrån principer implementerade i vilda djur.
Vädjan till biologiska exempel som inspirerar ingenjörer att skapa nya material och teknologier bygger på antagandet att naturen under miljarder år av evolution har skapat optimala levande strukturer som är överlägsna i effektivitet och hållbarhet jämfört med konstgjorda strukturer. Således ledde studiet av " lotuseffekten ", dvs lotusbladens egenskaper att inte vätas av regnvatten och stöta bort smuts på grund av deras mikro/nanostrukturerade yta, till skapandet av vattenavvisande färger och tyger. Polymera nanofibrer , som har en styrka som är jämförbar med stålets, skapades baserat på ett biologiskt exempel - nätet , vars trådar kan motstå tre gånger spänningen hos en ståltråd med samma diameter. Kardborrefrukter var prototypen för skapandet av ett syntetiskt kardborrband som användes i allmänt använda kardborrefästen .
Många biomolekyler har egenskapen att själva montera ihop till vanliga strukturer, till exempel polymeriseras det kontraktila proteinet aktin till 7 nm tjocka filament och tubulinproteinet polymeriseras till mikrotubuli med en diameter på 25 nm. Användningen av principen om självmontering och själva biostrukturerna som matriser gör det möjligt att skapa nanotrådar och nanorör genom att deponera metallmonoskikt på biopolymerer . Principen om komplementaritet , som ligger till grund för sammansättningen av DNA- molekyler , används vid DNA-design av nya nanomaterial.
Kunskap om strukturen och funktionerna hos biologiska molekyler gör det möjligt att syntetisera hybridmolekyler, inklusive peptider , lipider , organiska polymerer, och skapa biomimetiska nanofibrer, biooorganiska kompositer och nanoporösa beläggningar för vävnadsteknik . Nyligen har tekniker för biomimetisk produktion av nanopartiklar aktivt utvecklats . Till exempel bildar ferritinproteinet , som fungerar som bärare och lagring av järn i kroppen, nanokaviteter med en inre utrymmesdiameter på 8 nm. De gör det möjligt att erhålla magnetiska nanopartiklar av järnoxid och kobolt med en storlek på cirka 6 nm. Andra metoder använder "odling" av nanopartiklar av en given storlek i bakterier eller i växtbiomassa (havre, vete, alfalfa). Metallsalter tillsätts dessa biologiska föremål, som reduceras till metaller under biokatalys och bildar nanopartiklar. Metoder för att erhålla metallnanopartiklar i levande växter beskrivs, i vattnet för bevattning varav metallsalter tillsätts. Nanopartiklar bildas i stjälkar och andra delar av växter och kan isoleras därifrån genom extraktion. Storleken på de bildade nanopartiklarna bestäms av proteiner som är involverade i reduktionsreaktioner. I ett antal fall har de peptidsekvenser som är ansvariga för katalys fastställts , vilket gjorde det möjligt att använda dem som cirkulära peptider för bildandet av nanopartiklar in vitro . Nanopartiklar kan också bildas med hjälp av virala skal -kapsider . Proteinerna i den virala kapsiden sätts samman till geometriskt regelbundna rumsliga strukturer med en hålighet inuti, där virusgenomet packas . Kalibrerade metallnanopartiklar och högordnade nanokompositer kan monteras både inuti kapsiden och på dess yta. Den biomimetiska syntesen av nanopartiklar har ett antal fördelar: den sker under mildare förhållanden än framställning av nanopartiklar med fysikalisk-kemiska metoder. På skalan av industriell produktion av nanopartiklar kommer detta att minska den negativa påverkan på miljön.