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鄭玄琦
高級版主 | 6 天前

石鱉的牙齒,或許才是大自然的「終極咬合利器」。加州大學爾灣分校(UC Irvine)與日本岡山、東邦大學團隊,首次揭開這種潮間帶軟體動物打造超級牙齒的祕密。石鱉靠牙齒在岩石上刮食藻類,它們的牙不僅比人類琺瑯質硬,還勝過高碳鋼、不鏽鋼,甚至是高溫燒製的先進陶瓷,而且全程在室溫、奈米等級精度下完成,讓科學家驚嘆這是天然的材料工程奇蹟。研究成果已刊登於《Science》。

關鍵在於一種名為 RTMP1 的石鱉專屬鐵結合蛋白。這些蛋白透過細如奈米管的「微絨毛」送進新牙齒,像精密工匠一樣,在正確的時間與位置「嵌入」牙齒骨架。骨架由幾丁質奈米纖維構成,為磁鐵礦奈米棒的成形打好基礎;同時,牙齒外的鐵蛋白釋放鐵離子,與 RTMP1 結合沈積成氧化鐵,最終長成整齊排列的磁鐵礦奈米棒,賦予牙齒驚人的耐磨與韌性。
蛋白質RTMP1編織「幾丁質骨架」,再層層鋪上鐵氧化物
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圖示展示了石鱉牙齒中氧化鐵形成的過程,由蛋白質 RTMP1 精準控制。
石鱉在長牙的過程分成四步:
鋪底層:位於齒舌的上皮細胞分泌 RTMP1,附著在牙尖內側的幾丁質纖維上。
灑鐵粉:鐵蛋白釋放鐵離子,與 RTMP1 結合,沈積成第一層氧化鐵(鐵水合氧化物)。
分層堆疊:RTMP1 持續分泌並向後延伸,與新釋放的鐵離子反應,層層加厚牙齒的鐵質結構。
變超硬:隨著牙齒成熟,先前沈積的鐵氧化物結晶化成磁鐵礦,讓牙齒硬度超過鋼鐵。圖/《科學》
全球逾 900 種石鱉,大多住在潮間帶岩石縫,本次研究樣本來自美國西北沿海與日本北海道的大型品種。分析顯示,RTMP1 在不同地區的石鱉中都存在,顯示這套鐵氧化物沈積方法可能是生物界的「趨同設計」。更厲害的是,石鱉每隔幾天就換一套新牙,讓科學家得以反覆觀察這種精準礦化過程,並將靈感延伸到電池、燃料電池觸媒、半導體等新材料研發。

研究團隊結合高解析電子顯微鏡、X 光分析、光譜學,與免疫螢光、基因追蹤、RNA 干擾等生物技術,完整揭露這套「牙齒工廠」的運作細節。科學家形容,石鱉的製造方式環保、精準又高效,不僅可能改寫 3D 列印、人工牙植體、切削與防護塗層的製程,更為永續先進製造開啟全新藍圖。

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皇帝 | 5 天前

之前從來沒有聽過石鱉這樣的動物,去Google才知道長這樣。

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石鱉主要以岩石上的藻類為食,因此需要一副極其堅硬的牙齒來刮取食物。科學家們長久以來都在研究石鱉牙齒的組成,石鱉的牙齒之所以能夠比鋼還要堅硬,主要歸功於其獨特的奈米級結構。

石鱉的牙齒是由一種稱為磁鐵礦的礦物晶體構成。磁鐵礦本身是一種非常堅硬的鐵礦石,但石鱉牙齒的特別之處在於,這些磁鐵礦晶體並非雜亂無章地排列,而是以一種極其精密的奈米級結構,與牙齒中的蛋白質基質完美地結合在一起。這

種奈米複合材料的結構使得石鱉牙齒在擁有高硬度的同時,還具備了韌性,這讓它在刮擦岩石時不會輕易崩裂,這項發現對奈米材料科學領域帶來了重要的啟發。

石鱉牙齒不僅是一個生物學上的奇蹟,更是大自然給予我們的靈感,為人類尋求更強大、更耐用的新材料開啟了一扇大門。

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wenzen.chen3504 + 10 樓主太有才啦!
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