加州大学欧文分校、日本冈山大学和东邦大学的研究人员发表了关于石鳖如何演化出其异常坚硬牙齿的研究成果，这些成果有望应用于先进制造业。这项发表在《科学》杂志上的研究探究了这些以藻类为食的软体动物如何通过精确的生物过程，演化出比人类牙釉质和高碳钢更坚硬的牙齿。
这张四联研究图像的左上角显示，这只石鳖体长超过20厘米。右上排中间的面板展示了石鳖的口腔底部，突出了其口腔内排列的超硬、啃食岩石的牙齿（最右侧面板）。左下角的面板展示了石鳖牙齿由浅色到深色的演变过程，较深的颜色表示牙齿材料中存在硬化的氧化铁，而这一过程正是本研究的重点。（图片来源：David Kisailus / 加州大学欧文分校）
研究小组发现，几丁质会通过微管将一种名为RTMP1的铁结合蛋白运送到正在发育的牙齿中。这些蛋白质与储存在铁蛋白中的铁相互作用，形成磁铁矿纳米棒，最终形成超硬的牙齿结构。“几丁质牙齿由磁铁矿纳米棒和有机物质组成，不仅比人类牙釉质更坚硬，而且比高碳钢、不锈钢，甚至氧化锆和氧化铝——这些高温制成的先进工程陶瓷——还要坚硬，”论文共同作者、加州大学欧文分校材料科学与工程教授David Kisailus说道。
这项研究考察了来自美国西北沿海地区和日本北海道近海的石鳖。研究人员发现，RTMP1 蛋白存在于全球不同地区的石鳖物种中，这表明在控制氧化铁沉积方面存在趋同的生物设计。这些软体动物在室温下每隔几天就会以纳米级的精度长出新牙。
这些发现可能为增材制造和3D打印工艺的新方法提供参考。“这包括增材制造的新方法——3D打印——以及更加环保和可持续的合成方法，”Kisailus说道。该研究将电子显微镜和X射线分析等材料科学技术与生物学方法相结合，以了解完整的牙齿形成过程。
来源：engineering.uci.edu
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