science >> Wetenschap >  >> Chemie

Onderzoekers ontdekken biomechanisme achter vorming van parelmoer

parelmoer, ook wel parelmoer genoemd, is een biomineraal dat zich vormt in de schelpen van weekdieren en ook de buitenste laag van parels vormt. Het wordt gevormd door een mix van mineralen die worden afgescheiden door oesters en andere weekdieren en in hun schelpen worden afgezet. De iriserende optische eigenschap van parelmoer heeft ertoe bijgedragen dat het lang gezocht is voor decoratieve doeleinden, maar zijn breukbestendige eigenschap maakt het ook een sterke kandidaat voor het creëren van biomimetische materialen die kunnen worden gebruikt voor, onder andere doeleinden, synthetisch bot en tanden. Wetenschappers hebben parelmoer lang bestudeerd vanwege deze fascinerende combinatie van kenmerken en potentieel, maar de mechanismen achter de vorming ervan zijn ongrijpbaar gebleven.

Echter, onderzoek uitgevoerd door professor Hyung Joon Cha en Dr. So Yeong Bahn van de afdeling Chemische Technologie aan de Pohang University of Science and Technology (POSTECH), in samenwerking met professor Yoo Seong Choi aan de Chungnam National University, heeft licht geworpen op het belangrijkste mechanisme achter de vorming van parelmoer. Het team heeft de rol van het matrixeiwit Pif80 uit de pareloester ontdekt Pinctada fucata en zijn betrokkenheid bij de ontwikkeling van het parelmoer. Deze prestatie is gepubliceerd in het wereldberoemde Wetenschappelijke vooruitgang .

Parelmoer bestaat uit bloedplaatjes van aragoniet (een vorm van calciumcarbonaat) gescheiden door vellen elastische biopolymeren. Dit mengsel van brosse bloedplaatjes en elastische biopolymeren - een soort metselwerkarrangement - geeft parelmoer zijn veerkrachtige eigenschappen. Echter, dit biomineralisatieproces wordt niet direct op de verkalkingsplaats uitgevoerd vanwege de zeer onstabiele aard van de amorfe calciumcarbonaatvoorloper, wat suggereert dat de beginfase elders wordt gevormd en in een stabiele vorm naar de locatie wordt getransporteerd. Studies hebben gesuggereerd dat Pif80 een cruciale rol kan spelen in dit biomineralisatieproces.

Het team synthetiseerde recombinant Pif80 om zijn rol in de vorming van parelmoer te onderzoeken. Ze ontdekten dat Pif80 deelneemt aan de vorming en stabilisatie van amorfe calciumcarbonaatprecursor door coacervaten te vormen. Het team ontdekte ook dat eenmaal op de verkalkingsplaats, de Pif80 draagt ​​bij aan de vorming van een veelhoekige aragoniet-bloedplaatjesstructuur van parelmoer.

Cha en Bahn benadrukten het belang van het ontdekken van het mechanisme achter de vorming van parelmoer en kijken uit naar deze prestatie die leidt tot nieuwe toepassingen en verbeteringen voor de creatie van op parelmoer gebaseerde synthetische biomaterialen zoals botten en tanden.