Retai pirmą kartą galima rasti gyvą mineralą

Dalis radulio iš Crytochiton stelleri rodo kietus ir nuolatinius dantis. Kreditas: Šiaurės vakarų universitetas

Mineralai nuo žemės iki moliusko dantų

Šiaurės vakarų universitetas Mokslininkai pirmą kartą aptiko chitono dantyse paslėptą retą mineralą, kurio dydis buvo rastas prie kalkakmenio uolų. Kol ši staigmena nebuvo padaryta, geležinis mineralas, vadinamas santabarbaraitu, ką tik buvo užrašytas akmenyje.

Nauja išvada padeda suprasti, kaip visas chitoninis dantis – ne tik ultragarsinis, ilgai trunkantis – yra sukurtas taip, kad atlaikytų kramtymą uolienoms pašerti. Remdamiesi mineralais, randamais chiton dantyse, mokslininkai sukūrė biologiškai įkvėptą rašalą, skirtą 3D spausdinti ultragarsias, kietas ir patvarias medžiagas.

“Šis mineralas eksperimentinėse aplinkose matomas tik labai mažais kiekiais ir dar nebuvo matytas organizmų grupėje”, – sakė vyresnysis tyrimo autorius Northwesternas Derkas Joesteris. „Jo vanduo yra aukštas, gaivinantis ir žemas. Manome, kad šiuos dantis galima išvalyti nepridėjus daug svorio. “

Tyrimas bus paskelbtas šią savaitę Nacionalinės mokslų akademijos darbai.

Mažos elektros energijos „Chiton“ dantų tyrimas Foto galerija

Elektroninis dantų chiton mikroskopijos vaizdo tyrimas.

Joesteris yra mokslo ir inžinerijos docentas Šiaurės vakarų McCormicko inžinerijos mokykloje ir Gyvybės procesų chemijos instituto narys. Pirmasis šio straipsnio autorius buvo buvęs Joesterio laboratorijos darbuotojas Linusas Stegbaueris. Tyrimo metu „Northwestern“ metu Stegbaueris šiuo metu buvo vyresnysis dėstytojas Štutgarto universiteto Tarpšoninių procesų inžinerijos ir plazmos technologijos institute Vokietijoje.

Vienos galvos ir viršutinis pieštukas

Pateikia horizontalų vieno danties galvos ir rašiklio viršų segmentą, todėl 3D rekonstrukcija nustatoma sinchrotroninės mikrokompiuterinės tomografijos pagalba. Kreditas: Šiaurės vakarų universitetas

Vienas iš populiariausių gamtos, chiton dantys yra pritvirtinti prie minkšto, lankstaus, į radulą panašaus liežuvio, kuris trinasi virš uolų, kad kauptųsi dumbliai ir kitos maistinės medžiagos. Išmokęs chitoninius dantis, Joesteris ir jo komanda neseniai kreipėsi į milžinišką raudonai rudą chitoną, kuris kartais vadinamas „maisto žudiku“, prie Cryptochiton stelleri.

Norėdami ištirti Cryptochiton stelleri dantį, Joesterio komanda dirbo su Argano nacionalinės laboratorijos pažangaus fotonų šaltinio vyresniuoju mokslininku Ercanu Alpu, naudodama vidaus sinchrotrono Mössbauer spektroskopiją, taip pat Paulą Smeetsą naudodama elektroninę mikroskopiją Šiaurės vakarų universiteto atominės ir nanoskalės vaizdavimo ir Testavimas (NUANCE) Centras. Jie rado santonkarbaraitą, išsibarsčiusį ant chitono viršaus, ilgą, negilų darinį, jungiantį danties galvą su kintančia spindulio membrana.

“Plunksna yra kaip žmogaus danties šaknis, kur danties galas sujungia mūsų žandikaulius”, – sakė Joesteris. “Tai sudėtinga medžiaga, susidedanti iš labai mažų nanodalelių pluoštinėje matricoje, sudarytoje iš biomakromolekulių, panašių į mūsų kūno kaulus.”

Joesterio komanda metė iššūkį tai atkurti 3D rašymui skirtu rašalu. Stegbaueris sukūrė galingą rašalą, susidedantį iš geležies ir fosfato jonų, sumaišytų į biopolimerą, gautą iš chitino. Stegbauer kartu su Shay Wallace, moteris iš Šiaurės vakarų, baigusi Marko Hersamo laboratoriją, nustatė, kad rašalas gerai išspausdintas sumaišytas prieš spausdinant.

Atsisukusi ir išsikišusi priekinė radula

Radulos veidas ir išsikišusi priekinė dalis. Kreditas: Šiaurės vakarų universitetas

„Kadangi nanodalelės yra pagamintos iš biopolimero, jos tampa stipresnės ir labiau centrinės. Šis mišinys gali būti lengvai naudojamas spausdinimui. Vėlesnis oro džiūvimas sukelia kietumą ir kietumą “, – sako Joesteris.

“Mechaninės konstrukcijos yra tokios pat geros, kaip ir silpniausios, todėl įdomu sužinoti, kaip chitonas išsprendžia inžinerinę problemą, kaip prijungti savo ultragarštus dantis prie minkšto komponento.”
Derkas Joesteris, mokslininkas

Joesteris tiki, kad mes galime toliau mokytis ir plėtoti chiton plunksnos įkvėptas technikas, sujungdami dantis, kuriuos sunku priversti silpnu radulėliu.

“Mes visada mylėjome chitoną”, – sakė jis. “Mašinų dizainas yra toks pat geras, kaip ir silpniausia jų vieta, todėl įdomu sužinoti, kaip chitonas išsprendžia inžinieriaus problemą arba kaip prijungti savo ultragarštą dantį prie minkšto komponento. Tai yra puiki dalis. Dideli iššūkiai šiuolaikinėje gamyboje, todėl gyvūnams, tokiems kaip chitonas, suprasti, kaip tai padaryti gamtoje, kuriai buvo sukurta du šimtai milijonų metų. “

Integruotas 3D įkvėptas 3D spausdinimas

3D spausdinimas iš biologijos įkvėptų kompozitų. Kreditas: Šiaurės vakarų universitetas

Tyrimą „Nuolatinis poliamorfizmas dantų chitonuose: nuo naujos biomedžiagos iki rašalų priedų gamybai“ palaikė Nacionalinis mokslo fondas (dokumentų numeriai DMR-1508399 ir DMR-1905982), Nacionaliniai sveikatos institutai (kodo numeris NIH- DE026952 ), Karinių oro pajėgų tyrimų laboratorija (nuorodos numeris FA8650-15-2-5518) ir „Deutsche Forschungsgemeinschaft“ (nuorodos numeris STE2689 / 1-1).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.