设为首页
加入收藏
求医中医药网
www.qe.cn
站内搜索
海胆尖刺奥秘可助研发牙齿和骨骼移植技术[图]
TOM科技 ：据《自然》杂志最新报道：科学家最近解开海胆尖刺形成的奥秘，这一发现将有助于研究开发牙齿和骨骼移植的技术。
科学家一直以来都非常羡慕海胆能够利用单一大块结晶体来构造各种各样尖刺的能力。最近他们的研究解开了这种尖刺生物的奥秘，对未来人类牙齿、骨骼移植的技术发展起到了重要的推进作用。
海胆的每一个尖刺都是由一个单一的方解石晶体组成，而且这些尖刺能够伸展达数厘米。方解石是一种主要由碳酸钙构成的矿物质。海胆尖刺上的方解石晶体可以在平滑、曲折的表面形成各种复杂的构造；然而在实验室中方解石晶体仅会形成一种有六个晶面的角装结构，科学上称之为菱形六面体。
为了解释海胆如何构造出这些奇异的晶体，以色列雷荷沃特市魏茨曼科学院的研究人员研究了海胆如何修补破损尖刺。该研究小组在本周发表的《科学》杂志上发布了研究成果。他们认为形成尖刺的全过程可以分为两个步骤，其中包括一种不稳定的中间产物，这中物质被称为无定形碳酸钙。
海胆首先把这种化合物包裹在一种有生命的细胞中，然后才喷射结晶。这种细胞的细胞壁极其的薄，就像是把糖粉装满一个塑料的薄袋中。该研究小组的负责人利艾·阿迪达说道：“无定形碳酸钙并不是整齐排列的，它可以呈现出各种形状来。当排列成合适的尖刺形状时，这种化合物就转变成一种稳定的固态结晶体。”他还指出虽然目前研究人员不清楚反应具体是如何发生的，但是这一个浇铸并凝结的两步过程解释了海胆为何能够生长出如此大的晶体尖刺。实验室中的碳酸钙晶体直接成形并没有经过无定形碳酸钙这种形态，因此它们只会简单地构造出菱形六面体的形状。
研究人员补充道，许多其它动物也会利用类似的结晶方法。海胆幼虫在成长的过程中就会利用无定形碳酸钙状态；其它的海洋生物例如珊瑚虫和海绵动物也会利用这种办法来修补损伤。
在实验室中复制这种结晶策略还比较棘手，但是利用浇铸并凝结的办法来设计先进的材料将会为材料学带来巨大的进步。生物模仿学这种研究模仿矿物质自然成形的学科正在逐渐发展。阿迪达说：“我们对于找出已经取得的进化成果兴趣浓厚。我相信人类一定可以从这些发展了几千年的技术中学到很多有价值的原理。”
一些材料科学家已经开始利用浇铸技术来构造简单的晶体。尽管他们还无法像海胆那样在曲折的表面塑造出复杂的晶体来。美国盖因斯维尔市佛罗里达大学的一位生物材料专家劳里·高尔认为：“使用这种无定形中间产物的手段，我们就可以把许多的生物材料塑造成各种复杂的形状。”
在医学上，碳酸钙可以被用来进行牙齿和骨骼的移植。同时如果这一技术可以被应用到其它的材料上，那么生物材料的应用领域就会得到变革性的扩张。高尔说：“生物模仿工程学的真正目的是掌握如何利用自然的力量。如果人们可以用各种材料浇铸成各种形状。那么人类就可以掌握并控制生物材料的其它各种特性，如光学、电子和机械特性等。”
2004.11.23
