一种软体动物牙齿能磨碎岩石，可能是制造下一代耐磨材料和纳米材料的关键。这种软体动物被称为gumboot chiton，它用一套由磁性矿物磁铁矿制成的特殊牙齿从海洋岩石上刮下藻类。牙齿强度和硬度是已知生物材料中最大的。虽然磁铁矿是地壳中常见的一种地质矿物，但已知产生磁铁矿的动物很少，人们对它们是如何产生磁铁矿的知之甚少。更好地理解生物矿化过程，结合对几丁质牙齿结构和力学的深入了解，不仅可以帮助科学家改进耐磨涂层和工具，而且有助于发展用于能源和水基应用的纳米材料。
博科园-科学科普：现在，由冈山大学(Okayama University)农业助理教授美智子·尼莫托(Michiko Nemoto)和加州大学河滨分校(UC Riverside)伯恩斯工程学院(Bourns College of engineering)材料科学与化学工程教授戴维·基塞卢斯(David Kisailus)领导的一个研究小组首次发现了一种基因之谜，这种谜团可以让几丁质产生磁石纳米材料。几丁质有几十排牙齿附着在带状结构上，每颗牙齿由矿化尖部或尖部区域和支撑矿化尖部的基部组成，磁铁矿只沉积在尖部区域，当牙齿磨损时，它们就会被新牙齿所取代，所以牙齿总是处于不同的形成阶段。
胶靴几丁质(隐几丁质stelleri)，图片：Kisailus仿生与纳米结构材料实验室
研究人员没有寻找特定的基因，而是检查了转录组，即牙齿中所有RNA分子的集合，以了解基因实际上表达了什么物质。DNA包含蓝图，但RNA是“转录”蓝图并帮助实现它们的物质。发现在发育中的牙齿区域，20个最丰富的RNA转录本中含有铁蛋白，铁蛋白是一种储存铁并以可控方式释放铁的蛋白质，而在矿化的牙齿区域，则含有线粒体蛋白质，这种蛋白质可能提供将原材料转化为磁铁矿所需的能量。在完全矿化的牙尖上，研究人员还发现了22种蛋白质，其中包括一种新蛋白质，他们称之为“牙髓基质蛋白1”。
成排的几丁质牙齿镶嵌在带状结构中，图片：Kisailus仿生与纳米结构材料实验室
这种新蛋白质可能与牙齿上的其他物质相互作用产生氧化铁。这些发现可以帮助科学家解决下一代电子产品的一个紧迫问题——纳米级能源。知道如何控制生物磁铁矿的生长，可以帮助科学家创造出纳米级的能源材料。这篇题为《星状隐几丁质牙生物矿化分子机制的转录组学和蛋白质组学综合分析》的论文发表在2019年1月29日的《科学报告》上。除了Nemoto和Kisailus，作者还包括:Dongni Ren, Steven Herrera, Songqin Pan, Takashi Tamura, Kenji Inagaki。
单个几丁质齿，显示磁铁矿尖。图片：Kisailus仿生与纳米结构材料实验室
博科园-科学科普｜研究/来自:加州大学河滨分校
Holly Ober,University of California - Riversid
参考期刊文献:《Scientific Reports》
DOI: 10.1038/s41598-018-37839-2
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