معدن نادر اكتشف لأول مرة في كائن حي

خام نادر من الصخور الموجودة على أسنان الرخويات

جامعة نورث وسترن اكتشف الباحثون ، لأول مرة ، معدنًا نادرًا مخبأًا داخل أسنان قلعة ، وهو رخوي كبير موجود على الشواطئ الصخرية. قبل هذه المفاجأة الغريبة ، تم توثيق خام الحديد فقط المعروف باسم sandbarbarite.

يساعد الاختراع الجديد على فهم أن سن السترون بالكامل – وليس فقط المكعبات فائقة التحمل – مصمم لمضغ الصخور. بناءً على المعادن الموجودة في أسنان السترون ، طور الباحثون طابعة ثلاثية الأبعاد فائقة الصلابة ، وهي حبر قابل للتحلل الحيوي للمواد الصلبة والمتينة.

قال ديرك زوستر من نورث وسترن ، أحد كبار مؤلفي الدراسة: “تم العثور على هذا المعدن بكميات صغيرة جدًا في العينات الجيولوجية ولم يتم العثور عليه من قبل في بيئة بيولوجية من قبل”. “يحتوي على نسبة عالية من الماء ، إنه قوي وذو كثافة منخفضة. نعتقد أنه سيصلب الأسنان دون إضافة الكثير من الوزن.”

سيتم نشر هذه الدراسة هذا الأسبوع عمليات الأكاديمية الوطنية للعلوم.

يقوم الفحص المجهري الإلكتروني لأسنان السترون بمسح الصورة.

جوستر هو أستاذ مشارك في علوم المواد والهندسة في كلية نورث ويست ماكورميك للهندسة وعضو في معهد عمليات الحياة الكيميائية. كان لينوس ستيك باور ، زميل سابق لما بعد الدكتوراه في مختبر جوستر ، المؤلف الأول للورقة. خلال بحثه في الشمال الغربي ، أصبح ستيكباور الآن الباحث الرئيسي في معهد هندسة العمليات البينية وتكنولوجيا البلازما في جامعة شتوتغارت في ألمانيا.

يتم إنشاء عرض القسم الافتراضي لرأس السن المفرد والقلم العلوي من إعادة بناء ثلاثية الأبعاد ، والتي يتم تحديدها بواسطة التصوير المقطعي بالكمبيوتر الدقيق المتزامن. الائتمان: جامعة نورث ويست

تعتبر أسنان السترون من أكثر المواد شهرة في الطبيعة ، وهي مرتبطة بالمادة الناعمة والمرنة التي تشبه اللسان ، والتي تنظف الصخور لتجميع الطحالب وغيرها من الأطعمة. تحول Joster وفريقه ، الذين درسوا أسنان السترون لفترة طويلة ، مؤخرًا إلى الكباد العملاق البني المحمر المسمى cryptocitan stellar ، والذي يشار إليه أحيانًا باسم “اللحوم الضالة”.

لفحص سن من نجم العملة المشفرة ، تعاون فريق جوستر مع إرجون ألب ، أحد كبار العلماء في مصدر الفوتون المتقدم في مختبر أرغون الوطني ، لاستخدام مطياف الكتلة المتزامنة للمنشأة واستخدام الإلكترون النووي والإلكترون النافذ في جامعة نورث وسترن مع حدادة الكرة. الطبيعة النانوية والتجريب (NUANCE) مركز. وجدوا تناثرًا مبعثرًا عبر القلم العلوي للقلعة ، وهي بنية طويلة مجوفة ترتبط برأس السن بغشاء مرن.

قال جوستر: “القلم هو مثل جذر السن البشري ، الذي يربط تجويف أسناننا بفكنا”. “إنها مادة صلبة تتكون من جسيمات نانوية صغيرة في مصفوفة ليفية مكونة من جزيئات بيولوجية ، تمامًا مثل العظام في أجسامنا.”

تحدى فريق Joster نفسه لإعادة إنشاء هذه المادة بحبر مصمم للطباعة ثلاثية الأبعاد. طور ستيكباور حبرًا تفاعليًا يحتوي على أيونات الحديد والفوسفات الممزوجة في بوليمر حيوي مشتق من السيدين. اكتشف Steckfour مع شاي والاس ، وهو طالب دراسات عليا من الشمال الغربي في مختبر مارك هرتسام ، أن الحبر يُطبع جيدًا عند خلطه مباشرة قبل الطباعة.

الطرف الأمامي ل Radula هو الفم والاستطالة. الائتمان: جامعة نورث ويست

يقول جوستر: “عندما تتشكل الجسيمات النانوية في البوليمر الحيوي ، فإنها تصبح قوية ولزجة. ويمكن بعد ذلك استخدام هذا المركب بسهولة للطباعة. ثم يؤدي التجفيف بالهواء إلى منتج نهائي أصعب وأصعب.

“الهياكل الميكانيكية جيدة مثل اتصالها الأضعف ، لذلك سيكون من المثير للاهتمام معرفة كيف تحل Citroen المشكلة الهندسية المتعلقة بكيفية ربط أسنانها فائقة الصلابة بهيكل قاعدة أملس.”
– ديرك زوستر ، عالم مواد

يعتقد جوستر أنه يمكننا الاستمرار في التعلم والتطوير من المواد المستوحاة من قلم صيدا ، الذي يربط أصعب الأسنان بالرادولا الرخوة.

قال: “لقد أعجبنا شيتاغونغ لفترة طويلة”. “الهياكل الميكانيكية جيدة مثل ارتباطها الضعيف ، لذلك من المثير للاهتمام معرفة كيف يحل السترون المشكلة الهندسية لربط أسنانه فائقة الصلابة بهيكل القاعدة الرخوة. هذا تحد كبير في الإنتاج الحديث ، لذلك ننظر إلى citton- مثل الكائنات الحية لفهم كيفية القيام بذلك في الطبيعة ، لإنشائها. مهلة زمنية تبلغ مائتي مليون سنة. “

طباعة ثلاثية الأبعاد للمركبات القابلة للتحلل. الائتمان: جامعة نورث ويست

المؤسسة الوطنية للعلوم (الجائزة رقم DMR-1508399 و DMR-1905982) والمعاهد الوطنية للصحة (جائزة NIH- DE026952) ومختبر أبحاث القوات الجوية (الجائزة رقم F86) -15-2-5518) ودويتشه Forschungsgemeinschaft (جائزة رقم . STE2689 / 1-1).