據(jù)英國新科學家雜志報道,沙蠶是一種非常丑陋的動物,,它可能不會得到任何關(guān)于美貌外觀的獎勵,。但是它卻是一種奇特的蟲子,其超強口腔器官將是研制適合飛機和太空飛船的新型超強,、超輕關(guān)鍵性材料,。
生活在大西洋北部的沙蠶使用其下顎和鉗螯挖掘淺海水沉淀物,它們的下顎90%成份是由蛋白質(zhì)構(gòu)成,,這種蛋白質(zhì)材料本來的硬度不及人體手指甲,,但是沙蠶下顎和鉗螯中的蛋白質(zhì)卻得到了金屬物質(zhì)的增強,其硬度是當前人工制造的聚合體3倍,。
分子生物學家克里斯·布魯梅爾在美國加州州立大學圣芭芭拉分校攻讀研究生時發(fā)現(xiàn)了沙蠶鉗螯的奇特性質(zhì),。他和同事們發(fā)現(xiàn)鉗螯中的蛋白質(zhì)包括著高含量組織氨基酸,少量的金屬鋅在該材料中充當著膠合劑,,從鄰近蛋白質(zhì)粘合組織氨基酸微粒分子,,這種在蛋白質(zhì)之間的聯(lián)接形成一種橫拉式矩陣,該結(jié)構(gòu)看上去使沙蠶的下顎更加強壯有力,。布魯梅爾認為,,通過復制沙蠶的這種特殊結(jié)構(gòu),可以使人造材料進一步得到加強,。
布魯梅爾告訴《新科學家》雜志說,“改變控制該材料的濃度的金屬數(shù)量,,你可以通過增減金屬數(shù)量控制其性質(zhì)變化,。這意味著我們可以基于廉價和易于實現(xiàn)的基礎控制材料的屬性,,但并不會產(chǎn)生有毒副產(chǎn)品。”從理論上講,,沙蠶的下顎結(jié)構(gòu)材料可以通過裝載凝結(jié)金屬離子的有機分子聚合物進行模擬,,這將形成類似強度性質(zhì)的聚合物。
美國密歇根州立大學安東尼·瓦斯從事多年的納米粒子加固聚合物研究,,他指出模擬沙蠶下顎結(jié)構(gòu)將是一種最新的材料加固方法,。但同時他強調(diào)稱,由于我們并不足夠清楚沙蠶下顎的這種材料性質(zhì),,對于其應用前景尚不能評估過早,。
迄今為止,布魯梅爾和同事們僅能夠測量出沙蠶下顎的硬度,,通過對壓縮力量的抵抗性進行判斷,。他們?nèi)圆恢肋@種材料經(jīng)牙齒力量咬嚼,多大的程度下將損害或變形,。令研究人員麻煩的是,,像尖牙般的鉗螯僅有幾毫米長,該幾何學結(jié)構(gòu)并不便于接受測量,。布魯梅爾說,,“我們對于這項研究數(shù)據(jù)非常感興趣,但是其具體的應用仍有一定的差距,。”
該研究小組目前希望建立一種人造合成類型牙齒,,用于測試其他的性質(zhì),并清晰地掌握該材料潛在的應用范圍,。布魯梅爾稱,,這種材料也可能呈現(xiàn)出一些自愈合性質(zhì),雖然該特征未被直接觀測,,但是類似于沙蠶下顎結(jié)構(gòu)橫向連接的其他生物學材料在被撕裂后會很快愈合,,就像蚌類一樣。