生物礦化概念是圍繞生物礦物（biomineral）的形成過程和機制的闡明而發(fā)展起來的，最早在20世紀礦物學家研究“活組織形成的礦物”時被命名，這些生物礦物如化石、貝殼等。后因該研究對象涉及有機質(zhì)，特別是與生物礦物有關(guān)的生物分子，如蛋白質(zhì)、酶及遺傳物質(zhì)DNA，所以研究生物礦化的科學家逐漸從礦物學家、地質(zhì)學家擴大到有機化學家和生物學家。?

與無機礦化過程不同，生物礦化發(fā)生在一定物、化條件下生物大分子、生物代謝物、細胞、有機基質(zhì)參與，并在生物的特定部位將體液中離子轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟V物的過程。生物礦化有兩種形式，一種是生物體代謝產(chǎn)物直接與細胞內(nèi)、外陽離子形成礦物質(zhì)，如某些藻類的細胞間文石；另一種是代謝產(chǎn)物在細胞干預下，在胞外基質(zhì)的指導下形成生物礦物，如牙齒、骨骼中羥基磷灰石等。 生物礦化是自然界一種普遍現(xiàn)象，其歷史可長達5.5億年。生物成因礦物的沉積通常是通過一個專門器官來完成，這個過程開始于該生物胚胎發(fā)育早期階段，該器官含有能夠促進礦物晶體形成的有機基體，這些有機物可能是膠原蛋白，如后口動物或者軟體生物的幾丁質(zhì)和多糖等化合物。依據(jù)分類統(tǒng)計，最常見的生物成因礦物是磷酸鈣和碳酸鈣，與有機大分子如膠原蛋白和幾丁質(zhì)相結(jié)合組成生物的支撐結(jié)構(gòu)骨骼和貝殼等。這些生物復合材料的結(jié)構(gòu)單位小到納米級大到宏觀水平，最終形成具有多功能的復雜空間構(gòu)建形態(tài)。所有6大門類的生物都有具有生物成礦的功能的物種，生物形成的礦物種類超過60種，如藻類和硅藻中的硅酸鹽礦物，無脊椎動物如軟體動物中的碳酸鹽，脊椎動物中的磷酸鈣和碳酸鈣混合物等，常常組成生物體的支撐結(jié)構(gòu)如軟體生物的貝殼和哺乳動物及鳥類的骨骼。除了磷和鈣，其他元素如Fe、Ba等也會在細菌中以礦物形式出現(xiàn)，形成的產(chǎn)物通常有著特殊的用途，比如趨磁細菌的磁傳感器（Fe3O4）、重力傳感器（CaCO3、CaSO4、BaSO4）以及儲存和轉(zhuǎn)移鐵的鐵蛋白（Fe2O3?H2O）等。?

軟體動物殼是一種生物成因的復合材料，由于其在生物成礦上有著特殊的性能和型塑性，而成為材料科學領(lǐng)域主要的研究對象。軟體生物殼體成礦過程中，特殊的蛋白組分誘導晶核成長，決定著礦物相及形貌、生長動力學，最后決定殼體卓越的機械強度，軟體動物殼體中CaCO3占總重95%～99%，其他有機質(zhì)占總重的1%～5%，由于有機質(zhì)的參與，殼體斷裂韌性超過殼體晶體本身強度的3000倍。對軟體殼體結(jié)構(gòu)進行闡述的仿生學研究和應用，促進了光學、電子和結(jié)構(gòu)性質(zhì)等領(lǐng)域新材料的誕生。 隨著有機物調(diào)控無機晶體成核長大及其相互作用機制研究的深入，材料科學家、醫(yī)藥學家和仿生工程專家也加入該領(lǐng)域的研究之列，并應用其中的原理和研究成果拓展到應用領(lǐng)域，如礦化膠原的骨移植材料、納米自組裝功能材料，以及可能抑制骨質(zhì)疏松、血管鈣化、結(jié)石的藥物等。