Šta je biometal? Istraživanje metalne misterije drevnih čeljusti

Studije o drevnim morskim crvima otkrivaju vrstu materijala koja nije baš ni metal ni biološki materijal.

Kao i drugi predatorski čekinjasti crvi, drevni morski crv Perinereis cultrifera (koji je prisutan i danas) ima čeljusti sastavljene od strukturnih proteina i jona, koji se koriste za jelo, drobljenje ili ugrize. Poseban sastav i svojstva tih čeljusti naveli su neke istraživače da izmisle nov termin za opis ovakvih vrsta materijala: biometali, novo polje biofizičkih studija.

Preporučujemo

Termin „biometal“ ide dalje od oznaka kao što su „biomaterijali slični metalima“ ili „biomaterijali sa svojstvima poput metalnih“, koje se u naučnoj literaturi koriste za opisivanje biomaterijala sa provodnošću ili snagom kao kod metala. Umesto toga, biometali se mogu kategorizovati na osnovu tri kvaliteta: čvrstine, mehanike deformacije i jonsko-proteinske strukture.

Istraživači sa Bečkog tehnološkog univerziteta i Bečkog univerziteta ispitivali su metalna svojstva ovog morskog crva radi daljeg definisanja nove klasifikacije.

Istraživači su prvo proučavali tvrdoću putem nanoindentacije — kad se u materijalu prave mikroskopski urezi — uz hemijsku analizu i snimanje. Potvrđujući ranije studije, pokazali su da je koncentracija metalnih jona veća na ivicama čeljusti nego u centru, što verovatno dovodi do veće tvrdoće ivica.

Zatim je čeljust ispitivana putem različite dubine urezivanja i, iznenađujuće, otkriven je fenomen viđen kod metala kao što su bakar ili srebro, poznat kao „Niks-Gao efekat“: manji delovi čeljusti crva bili su teži za urezivanje zbog veće prostorne promene nivoa napregnutosti. To uzrokuje pojačanu povezanost pukotina u atomskoj strukturi i predstavlja obeležje efekta veličine.

Uprkos ovim sličnostima, biometali su i dalje specifični po svojim mehaničkim svojstvima.

„Čeljusti čekinjastih crva takođe su pokazale elastičnost zavisnu od veličine — to je karakteristična osobina biometala u poređenju sa standardnim kristalnim metalima kao što su bakar ili srebro“, kažu istraživači.

Na kraju, ti elastični efekti veličine su teorijski objašnjeni putem matematičkog modeliranja onog što se dešava na atomskom nivou.

„Planiramo da proširimo eksperimentalnu bazu podataka proučavajući dodatne vrste kako bismo usavršili teorijski koncept i izveli ciljane proračune, i — možda najzanimljivije — kako bismo istražili vezu između genetskih intervencija i odgovarajućeg dizajna materijala“, kažu autori studije.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)