Te badania nad zębami morskich mięczaków mogą zrewolucjonizować przemysł materiałowy. Odkryty biologiczny mechanizm ich powstawania pozwala tworzyć struktury przewyższające wytrzymałością choćby stal.
Występujące w przybrzeżnych rejonach Pacyfiku mięczaki z rodzaju chitons, okazały się nosicielami jednej z najbardziej wytrzymałych struktur biologicznych na Ziemi. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, przy współpracy z zespołami z Japonii, odkryli, iż zęby tych stworzeń są twardsze niż ludzkie zęby, wysokowęglowa stal czy choćby ceramika tlenkowa. Ich budowa oparta jest na nanoskalowych pręcikach magnetytu, które są wzmacniane organicznymi włóknami chitynowymi. Co więcej, nowe zęby formowane są naturalnie co kilka dni.
To nowy trop w technologii materiałowej
To, co szczególnie zainteresowało badaczy, to mechanizm odpowiedzialny za powstawanie tych ultrawytrzymałych zębów. Istotną rolę odgrywa tu specjalne białko RTMP1, które jest transportowane do rozwijających się zębów przez mikroskopijne kanaliki zwane mikrokosmkami. Tam RTMP1 wiąże cząstki żelaza dostarczane przez białko. Dzięki temu zachodzi precyzyjna mineralizacja, prowadząca do powstania gęsto upakowanych struktur magnetytowych o wyjątkowej twardości.
Zespół naukowców sugeruje, iż poznanie procesu tworzenia się zębów chitona może być przełomowe nie tylko dla biologii, ale przede wszystkim dla przemysłu. Technologia inspirowana naturą mogłaby posłużyć do produkcji trwałych materiałów bez wysokiej temperatury czy emisji szkodliwych substancji. Potencjalne zastosowania obejmują produkcję baterii, implantów dentystycznych i chirurgicznych, a choćby elementów półprzewodników czy katalizatorów do ogniw paliwowych.
Kiedy biologia spotyka inżynierię
Wyjątkowość projektu polegała także na multidyscyplinarnym podejściu, od mikroskopii elektronowej przez analizę RNA, po techniki inżynieryjne. To właśnie połączenie biologii molekularnej i materiałoznawstwa pozwoliło szczegółowo prześledzić choreografię formowania zębów u mięczaków. Badacze z Japonii i USA wspólnie odtworzyli niemal każdy etap tego procesu, zyskując wgląd w naturalne procesy tej nanosyntezy.
Odkrycie zębów, które rosną z precyzją nanometra i są jednocześnie bardziej wytrzymałe niż większość materiałów inżynieryjnych, pokazuje, jak wiele możemy jeszcze nauczyć się od przyrody. Umiemy już tworzyć zaawansowane materiały, ale ich produkcja pochłania zasoby i energię. Tymczasem mięczak bez kręgosłupa potrafi stworzyć coś, czego przemysł nie osiąga bez wysiłku.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
