鱿鱼吸盘的牙齿或许能启发自愈材料的研发

当你想到一种可怕的、锋利牙齿的捕食者时,鱿鱼可能不是你首先想到的动物。但这些复杂的生物有着复杂的视力,强大的喙可以粉碎贝壳,敏捷的触手可以帮助它们抓住猎物。...

当你想到一种可怕的、锋利牙齿的捕食者时,鱿鱼可能不是你首先想到的动物。但这些复杂的生物有着复杂的视力,强大的喙可以粉碎贝壳,敏捷的触手可以帮助它们抓住猎物。

作者

  • 押顿Pena-Francesch

    美国密歇根大学材料科学与工程助理教授

它们的吸盘上还有牙齿。触角上吸盘里的锯齿状牙齿使它们能够抓住猎物。

虽然动物体内的大多数硬组织都是矿化的,钙会强化它们的骨骼、外壳或牙齿,但鱿鱼的吸盘牙齿是由结构蛋白组成的。科学家们并不真正了解这些牙齿是如何形成的。

通过使用电子显微镜观察鱿鱼吸盘的内部,我们的科学家团队拍摄了一张图像,显示了生长牙齿的细胞组织。位于吸盘内壁的细胞分泌蛋白质,这些蛋白质相互结合,形成复杂的齿状环结构。

鱿鱼吸盘牙齿中的高强度蛋白质

鱿鱼吸盘的牙齿具有一些突出的特性。它们可以抵抗压迫,但它们很灵活,可以适应猎物的形状。我们团队的研究不仅试图了解这些牙齿是如何形成的,还试图了解它们独特的特性来自哪里。

牙齿是由一个结构蛋白家族组成的,它具有机械功能而不是生物功能。一些例子包括构成头发和指甲的角蛋白,或者构成蜘蛛网和蚕茧的丝。在乌贼中,这些吸盘牙齿会抓住猎物。

蛋白质是由按特定顺序排列的氨基酸组成的,这个顺序决定了它们的结构。吸盘牙蛋白质含有氨基酸,这些氨基酸在材料中形成坚硬的微小晶体,称为纳米晶体。这些纳米晶体将蛋白质链连接成一个网络——类似于渔网上的结。

这些纳米晶体聚集在一起,在材料内部形成纳米管,就像微小的蜂窝结构。当我们通过电子显微镜观察它们时,我们可以看到一颗被切成两半的牙齿,露出了由长而微小的纳米管组成的复杂的内部结构。由于这些纳米结构,鱿鱼蛋白质牙齿具有比许多合成聚合物和现代材料更好的强度、韧性和柔韧性。

鱿鱼启发的新材料

科学家和工程师可以从生物学中获得灵感,利用独特的自然结构来建模和开发新型材料。例如,鱿鱼吸盘环齿激发了自我修复材料的发展,这种材料可以修复自己的割伤、穿刺或划痕。

将鱿鱼牙齿蛋白质结合在一起的纳米晶体在断裂后可以重新形成。受鱿鱼纳米晶体的启发,我们实验室制造的材料可以用于自我修复的医疗设备或机器人。这些材料寿命更长,需要更少的维护,这将在危险环境或人体内部有用。

这些受鱿鱼启发的材料也可以自行组装和拆卸。具有这种特性的材料可以回收或降解而不会留下任何废物。这将使这种材料成为一次性塑料的有前途的生物基替代品。

The Conversation

Abdon Pena-Francesch接受美国国家科学基金会和国防部的资助。

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    2025年07月05日
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评论列表(4条)

  • 若水
    若水 2025年06月15日

    我是待之信息的签约作者“若水”!

  • 若水
    若水 2025年06月15日

    希望本篇文章《鱿鱼吸盘的牙齿或许能启发自愈材料的研发》能对你有所帮助!

  • 若水
    若水 2025年06月15日

    本站[待之信息]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • 若水
    若水 2025年06月15日

    本文概览:当你想到一种可怕的、锋利牙齿的捕食者时,鱿鱼可能不是你首先想到的动物。但这些复杂的生物有着复杂的视力,强大的喙可以粉碎贝壳,敏捷的触手可以帮助它们抓住猎物。...