全息X射线纳米断层扫描揭示了珍珠母母亲如何自组装成完美的结构

时间：2021-12-17 08:52:11 来源：

通过壳体的横截面，壳体显示在棱柱形壳结构顶部的周期性分层的珍珠菌。

软体动物建立壳体以保护其软组织免受捕食者。珍珠蛋白，也称为珍珠母，具有复杂的高度规则的结构，使其成为一个令人难以置信的强大的材料。根据物种，Nacres长度达到几厘米。无论大小，每个珍珠料都是由在多个不同位置的多个单细胞沉积的材料中构建的。迄今为止，从初始疾病中出现的这种高度周期性和均匀的结构究竟是多么的。

在不同位置同时沉积材料的细胞开始不合作的珍珠形成。令人惊讶的是，早期的陈未泰结构不是非常规律的。此时，它充满了缺陷。“在一开始，分层的矿物质组织充满了通过许多层繁殖的结构缺陷，如螺旋。事实上，它们看起来像一个螺旋楼梯，拥有右撇子或左撇子方向，“在德累斯顿的分子生物中的分子生物工程中心研究小组领导者博士伊戈尔·Zlotnikov博士说。“从未建立过这些缺陷在形成这种周期性组织中的作用。另一方面，成熟的珍珠液是无缺陷的，结构常规，结构均匀。完美如何从这种疾病中出现？“

ESRF全息X射线纳米断层扫描线（ID16A）的终端站。

Zlotnikov集团的研究人员与Grenoble中的欧洲同步辐射设施（ESRF）合作，采取非常详细的看早期和成熟的珍珠岩的内部结构。使用基于同步的全息X射线纳米断层扫描，研究人员可以随着时间的推移捕获陈长的生长。“珍珠素是一种极其精细的结构，有有机特征在50米以下的大小以下。ESRF的BeamLine ID16a为我们提供了前所未有的能力，可以在三维中可视化Nacre，“Zlotnikov博士解释说。“具有精细和细长的有机界面的电子致密和高度期间无机血小板的组合使珍珠成为对图像的具有挑战性的结构。低温成像帮助我们获得了我们需要的解决能力，“Pacureanu博士从ESRF的X射线Nanoprobe组解释。

对数据的分析是一项挑战。研究人员使用神经网络开发了一个分割算法，并培训了它以分离不同的珍珠土层。通过这种方式，他们能够遵循结构缺陷的情况，因为纳克人的增长。

在生长的羊皮中的结构缺陷的行为令人惊讶。相反螺钉方向的缺陷从距离彼此吸引。右手和左撇子缺陷通过结构，直到他们遇到，并互相取消。这些事件导致组织宽同步。随着时间的推移，它允许结构发展成完全常规和无缺陷。

类似于珍珠虫的周期性结构由许多不同的动物物种产生。研究人员认为，新发现的机制不仅可以驾驶珍珠土的形成，也可以驾驶其他生物结构。

参考：“由Maksim Beliaev，Danazöllner，亚历山德拉Pacureanu，Paul Zaslansky和Igor Zlotnikov，1911年1月2021年，Nature Physimics.doi：
10.1038 / s41567-020-01069-z

Igor Zlotnikov博士是Bu Cube，Tu Dresden的多学科团体领导者。本集团研究材料物理与细胞控制之间的相互作用。Zlotnikov小组从生活和物理科学中的大谱实现了最先进的技术，以解决自然使用热力学原则如何产生复杂结构的基本问题。本集团由联邦教育和研究部资助（BMBF;补助03Z22EN11）。

B立方体 - 分子生物工程中心成立于德国联邦教育和研究部的倡议“Unternehmen地区”中的创新能力中心。它是分子和细胞生物工程（CMCB）中心的一部分。B多维数据集研究侧重于对分子水平的生活结构调查，将随后的知识转化为创新方法，材料和技术。

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