Investigadores de la Universidad de California, Irvine, en colaboración con las universidades de Okayama y Toho en Japón, comenzaron un estudio innovador para hacer los dientes notables de los quitones, los moluscos, conocidos por su capacidad para comer algas en rocas intermareales. Los hallazgos publicados en CienciaPresentando procesos biológicos complicados que producen dientes que son mucho superiores en dureza y resiliencia en comparación con las estructuras dentales humanas e incluso los materiales industriales avanzados.
El estudio identificó una proteína de unión de hierro específica de quitón, llamada RTMP1, que juega un papel crucial en el desarrollo del diente. Esta proteína es transportada en los dientes de crecimiento por pequeñas estructuras tubulares llamadas microvilos, con un sorprendente nivel de precisión en su deposición. Este mecanismo es esencial para la formación de una arquitectura dental robusta que respalda las acciones alimentarias repetitivas y abrasivas del quitón.
El coautor David Kisailus, profesor de ciencias materiales e ingeniería en UC Irvine, enfatizó la composición única de los dientes de quitón. Consisten en una combinación de nanorods de magnetita y materiales orgánicos, que hacen más duro y más rígido que el correo electrónico humano, el acero con una cerámica más alta en carbono e incluso manipulada como el óxido de circonio y el óxido de aluminio. Es notable que estos dientes se formen a temperatura ambiente, que ofrece un modelo para el desarrollo de herramientas de corte de calidad industrial, implantes quirúrgicos y recubrimientos con aplicaciones modernas notables.
Los quitones están abundantemente presentes en entornos marinos, con más de 900 especies que se encuentran en todo el mundo, principalmente ocupadas con regiones intermareales. El estudio estaba dirigido a especies más grandes que son nativas de la costa noroeste de los Estados Unidos y la región japonesa de Hokkaido. El equipo de investigación descubrió que la proteína RTMP1 en todo el mundo se divide en diferentes especies de quitones, lo que indica un diseño biológico compartido para regular los óxidos de hierro.
La investigación comenzó con una exploración de cómo y cuándo se incluyen estas proteínas cruciales en los dientes de quitón. Utilizando técnicas avanzadas de la ciencia de los materiales y la biología molecular, el equipo de que RTMP1 proviene de telas alrededor de los dientes inmaduros no geminados antes de ser canalizado por las microvilli en los dientes. Aquí interactúa con el andamio de nanovazel de quitina existente, que es la clave para organizar las tasas de nano de magnetita que junta los dientes.
El hierro que se almacena en proteínas de ferritina, ubicada fuera de los dientes, se moviliza y se une con RTMP1 en la estructura dental, lo que conduce a la formación de óxido de hierro organizado, que continúa creciendo en fuertes nanodratos de magnetita. Este proceso permite a los quitones regenerar sus dientes cada pocos días, de modo que las carreteras para la investigación sobre la formación en la escala nano de materiales que pueden tener implicaciones en diferentes industrias pueden tener una producción de batería para una producción sostenible.
Kisailus enfatizó la importancia del proyecto para mejorar la comprensión del metabolismo del hierro celular y hacer materiales de la próxima generación. Señaló que la combinación del estudio de técnicas principales de ciencia de materiales con métodos biológicos innovadores hizo posible una extensa exploración de los procesos moleculares detrás de la formación de dientes en los quitones.
En colaboración con los investigadores Michiko Nemoto, Koki Okada, Haruka Akamine, Yuki Odagaki, Yuka Narahara, Kiori Obuse, Hisao Moriya, Akira Satoh y Kenji Okoshi, el equipo subrayó los hallazgos en la formación de la formación de la formación de la formación. Las ideas derivadas de los dientes de Chiton pueden liberar el camino para los nuevos materiales industriales que se han fabricado a través de métodos ecológicos, lo que significa que las posibles prácticas se transforman en varias áreas.
