Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) обратили внимание на хитонов — моллюсков, которые обитают в скалистых приливных зонах океана. Оказалось, что их зубы — гораздо прочнее зубной эмали человека и стали, к тому же они износостойкие и магнитные. Результаты своего исследования ученые опубликовали в журнале Science.
Каждые несколько дней у хитонов вырастают новые зубы. Они прочнее всех материалов, которые используются в промышленных режущих инструментах, абразивных материалах, зубных и хирургических имплантах.
Зубы хитона состоят в основном из магнетида — магнитного минерала и разновидности оксида железа. Он встречается на северо-западном побережье США и у берегов японского острова Хоккайдо. Ученые изучили, как RTMP1, специфичные для хитонов железосвязывающие белки, попадают в формирующиеся зубы.
Исследователи выяснили, что эти белки перемещаются по зубам с помощью микроворсинок — наноскопических трубочек. Из тканей вокруг незрелых, неминерализованных зубов они попадают в зрелые минерализованные зубы. Там они связываются с каркасом из хитиновых нановолокон. Эти крупные молекулы определяют структуру наностержней, из которых состоят зубы. Одновременно железо из окружающих тканей также попадает в зубы, где связывается с белком RTMP1. Так оксид железа, из которого состоят наностержни магнетита, накапливается и превращается в сверхпрочные зубы моллюска.
Тот факт, что у этих организмов каждые несколько дней вырастают новые зубы, не только позволяет нам изучать механизмы точного формирования наноразмерных минералов в зубах, но и открывает перед нами новые возможности для пространственно-временного контролируемого синтеза других материалов для широкого спектра применений, таких как аккумуляторы, катализаторы топливных элементов и полупроводники. Это включает в себя новые подходы к аддитивному производству (3D-печати) и методы синтеза, которые гораздо более экологичны и устойчивы.
Ученые резюмируют, что общая для всех хитонов, обитающих в разных регионах мира, способность к отложению оксида железа, поможет ученым создать прочные и экологичные материалы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что ИИ помогает химикам разрабатывать более прочный пластик.
