stringtranslate.com

Минерализованные ткани

Минерализованные ткани: морская губка , морские раковины , раковины , дентин , радиолярии , рога , кости.

Минерализованные ткани — это биологические ткани , которые включают минералы в мягкий матрикс. Обычно эти ткани образуют защитный щит или структурную поддержку. [1] Кости, раковины моллюсков , глубоководные губки видов Euplectella , радиолярии , диатомовые водоросли , кость рога, сухожилия , хрящи , зубная эмаль и дентин — вот некоторые примеры минерализованных тканей. [1] [2] [3] [4]

Эти ткани были тонко настроены для улучшения своих механических возможностей за миллионы лет эволюции. Таким образом, минерализованные ткани были предметом многих исследований, поскольку у природы есть чему поучиться, как видно из растущей области биомиметики . [2] Замечательная структурная организация и инженерные свойства делают эти ткани желательными кандидатами для искусственного дублирования. [1] [2] [4] Минерализованные ткани вдохновляют на миниатюризацию, адаптируемость и многофункциональность. Хотя природные материалы состоят из ограниченного числа компонентов, для моделирования одних и тех же свойств в инженерных приложениях можно использовать более широкий спектр химических свойств материалов. Однако успех биомиметики заключается в полном понимании характеристик и механики этих твердых биологических тканей, прежде чем заменять природные компоненты искусственными материалами для инженерного проектирования. [2]

Минерализованные ткани сочетают в себе жесткость, малый вес, прочность и вязкость благодаря наличию минералов ( неорганическая часть) в мягких белковых сетях и тканях ( органическая часть). [1] [2] Существует около 60 различных минералов, образующихся в результате биологических процессов, но наиболее распространенными из них являются карбонат кальция, содержащийся в раковинах моллюсков, и гидроксиапатит, присутствующий в зубах и костях. [2] Хотя можно подумать, что минеральное содержание этих тканей может сделать их хрупкими, исследования показали, что минерализованные ткани в 1000–10 000 раз прочнее минералов, которые они содержат. [2] [5] Секрет этой основной силы заключается в организованном наслаивании ткани. Благодаря такому наслоению нагрузки и напряжения передаются на нескольких уровнях длины, от макро- к микро- и нано, что приводит к рассеиванию энергии внутри конструкции. Таким образом, эти шкалы или иерархические структуры способны распределять повреждения и противостоять растрескиванию. [2] Два типа биологических тканей были объектом обширных исследований, а именно перламутр из раковин моллюсков и кости, которые являются высокоэффективными природными композитами. [2] [6] [7] [8] [9] Для характеристики этих тканей используются многие механические методы и методы визуализации, такие как наноиндентирование и атомно-силовая микроскопия. [10] [11] Хотя степень эффективности биологических твердых тканей пока не имеет себе равных среди искусственных керамических композитов, некоторые многообещающие новые методы их синтеза в настоящее время находятся в стадии разработки. [1] [2] Не все минерализованные ткани развиваются в результате нормальных физиологических процессов и приносят пользу организму. Например, камни в почках содержат минерализованные ткани, образовавшиеся в результате патологических процессов. Следовательно, биоминерализация является важным процессом для понимания того, как возникают эти заболевания. [3]


Эволюция

Эволюция минерализованных тканей остается загадкой уже более столетия. Высказано предположение, что первый механизм минерализации тканей животных начался либо в ротовом скелете конодонта , либо в дермальном скелете ранних бесчелюстных . Дермальный скелет представляет собой поверхностный дентин и базальную кость, иногда покрытые эмальоидом. Считается, что кожный скелет со временем превратился в чешуйки, гомологичные зубам. Зубы были впервые обнаружены у хондрихтиев и состояли из всех трех компонентов кожного скелета, а именно дентина, базальной кости и эмалоида. Механизм минерализации тканей млекопитающих был позднее разработан у актиноптеригов и саркоптеригов в ходе эволюции костных рыб. Ожидается, что генетический анализ бесчелюстных даст больше информации об эволюции минерализованных тканей и прояснит данные из ранних записей окаменелостей. [12]

Иерархическая структура

Иерархические структуры — это отдельные особенности, наблюдаемые на разных масштабах длины. [1] Чтобы понять, как иерархическая структура минерализованных тканей способствует их замечательным свойствам, ниже описаны свойства перламутра и кости. [13] Иерархические структуры характерны для биологии и наблюдаются во всех структурных материалах в биологии, таких как кость [14] и перламутр морских ракушек [15].

Перламутр

Перламутр имеет несколько иерархических структурных уровней. [13]

Макромасштаб

Иерархическая структура: концепция кирпича и раствора

Раковины некоторых моллюсков защищаются от хищников с помощью двухслойной системы, одним из которых является перламутр. [2] [13] Перламутр составляет внутренний слой, а другой, внешний, слой состоит из кальцита . [2] [13] Последний твердый и, таким образом, предотвращает любое проникновение через оболочку, но подвержен хрупкому разрушению. С другой стороны, перламутр мягче и может выдерживать неупругие деформации, что делает его более прочным, чем твердая внешняя оболочка. [13] Минерал, обнаруженный в перламутре, представляет собой арагонит CaCO 3 , и он занимает 95% об. Перламутр в 3000 раз прочнее арагонита, и это связано с другим компонентом перламутра, который занимает 5% по объему, и представляет собой более мягкие органические биополимеры. [1] Кроме того, перламутровый слой также содержит нити более слабого материала, называемые линиями роста, которые могут отклонять трещины. [1] [2]

Микромасштаб

Микромасштаб можно представить в виде трехмерной стены из кирпича и раствора. Кирпичи будут представлять собой слои микроскопических многоугольных таблеток арагонита толщиной 0,5 мкм и диаметром примерно 5-8 мкм. Кирпичи скрепляются раствором, а в случае перламутра эту роль играет органический материал размером 20–30 нм. [1] Несмотря на то, что эти таблетки обычно изображаются в виде плоских листов, различные методы микроскопии показали, что они имеют волнистую природу с амплитудой, достигающей половины толщины таблетки. [1] [2] Эта волнистость играет важную роль в разрушении перламутра, поскольку она постепенно блокирует таблетки, когда их разрывают, и вызывает затвердевание. [2]

Наномасштаб

Интерфейс толщиной 30 нм между таблетками, соединяющий их вместе, и зерна арагонита , обнаруженные с помощью сканирующей электронной микроскопии, из которых состоят сами таблетки, представляют собой другой структурный уровень. Органический материал, «склеивающий» таблетки, состоит из белков и хитина . [1]

Подводя итог, можно сказать, что на макроуровне раковина, два ее слоя ( перламутр и кальцит ) и более слабые нити внутри перламутра представляют собой три иерархические структуры. В микромасштабе сложенные друг на друга слои таблеток и волнистая граница между ними представляют собой две другие иерархические структуры. Наконец, на наноуровне органический материал, соединяющий таблетки и зерна, из которых они состоят, представляет собой последнюю шестую иерархическую структуру перламутра. [2]

Кость

Подобно перламутру и другим минерализованным тканям, кость имеет иерархическую структуру, которая также формируется за счет самосборки более мелких компонентов. Минерал кости (известный как костный минерал ) представляет собой гидроксиапатит с большим количеством ионов карбоната, тогда как органическая часть состоит в основном из коллагена и некоторых других белков. Иерархическая структура кости охватывает трехуровневую иерархию самой молекулы коллагена. [14] В разных источниках сообщается о разном количестве иерархических уровней в кости, которая представляет собой сложный биологический материал. [1] [2] [16] Типы механизмов, которые работают на разных масштабах структурной длины, еще предстоит правильно определить. [1] Ниже представлены пять иерархических структур кости. [16]

Макромасштаб

Компактная кость и губчатая кость имеют размеры от нескольких миллиметров до 1 и более сантиметров. [16]

Микромасштаб

На микроуровне существуют две иерархические структуры. Первый, размером от 100 мкм до 1 мм, находится внутри компактной кости, где можно различить цилиндрические единицы, называемые остеонами , и небольшие распорки. [16] Вторая иерархическая структура, ультраструктура, в масштабе от 5 до 10 мкм представляет собой фактическую структуру остеонов и небольших стоек. [16]

Наномасштаб

На наноуровне также существуют две иерархические структуры. Первый — это структура внутри ультраструктуры, представляющая собой фибриллы и экстрафибриллярное пространство, размером в несколько сотен нанометров. Вторые — это элементарные компоненты минерализованных тканей размером в десятки нанометров. Компонентами являются минеральные кристаллы гидроксиапатита , цилиндрические молекулы коллагена , органические молекулы, такие как липиды и белки, и, наконец, вода. [16] Иерархическая структура, общая для всех минерализованных тканей, является ключом к их механическим характеристикам. [1] [2]

Минеральный компонент

Минерал – неорганический компонент минерализованных тканей. Этот компонент делает ткани более твердыми и жесткими. [1] [2] Гидроксиапатит , карбонат кальция , кремнезем , оксалат кальция , витлокит и урат мононатрия являются примерами минералов, обнаруженных в биологических тканях. [2] [3] В раковинах моллюсков эти минералы переносятся к месту минерализации в пузырьках внутри специализированных клеток. Хотя внутри везикул они находятся в аморфной минеральной фазе , минерал дестабилизируется по мере выхода из клетки и кристаллизации. [17] Исследования показали, что в кости фосфат кальция зарождается в области отверстий коллагеновых фибрилл, а затем растет в этих зонах, пока не займет максимальное пространство. [8]

Органический компонент

Органическая часть минерализованных тканей состоит из белков. [1] Например, в кости органический слой представляет собой белок коллаген. [3] Степень минерализации в минерализованных тканях варьируется, и органический компонент занимает меньший объем по мере увеличения твердости тканей . [1] [18] Однако без этой органической части биологический материал был бы хрупким и легко ломался. [1] [2] Следовательно, органический компонент минерализованных тканей увеличивает их прочность . [19] Более того, многие белки являются регуляторами процесса минерализации. Они действуют в зарождении или ингибировании образования гидроксиапатита. Например, известно, что органический компонент перламутра ограничивает рост арагонита. Некоторыми регуляторными белками в минерализованных тканях являются остеонектин , остеопонтин , остеокальцин , костный сиалопротеин и дентинфосфофорин . [20] В перламутре органический компонент является пористым, что позволяет образовывать минеральные мостики, отвечающие за рост и упорядоченность перламутровых таблеток. [19]

Образование минералов

Понимание формирования биологических тканей необходимо для того, чтобы правильно реконструировать их искусственно. Даже если в некоторых аспектах остаются вопросы и механизм минерализации многих минерализованных тканей еще предстоит определить, существуют некоторые представления о механизмах минерализации раковин моллюсков, костей и морских ежей. [17]

Раковина моллюска

Основными структурными элементами, участвующими в процессе формирования раковины моллюска, являются: гидрофобный шелковый гель, белок, богатый аспарагиновой кислотой, и хитиновая подложка. Шелковый гель является частью белковой части и в основном состоит из глицина и аланина . Это не упорядоченная структура. Кислые белки играют роль в конфигурации листов. Хитин высокоупорядочен и является основой матрицы . Основными элементами комбинезона являются: [17]

  1. Шелковый гель заполняет минерализуемую матрицу до того, как произойдет минерализация. [17]
  2. Высокоупорядоченный хитин определяет ориентацию кристаллов. [17]
  3. Компоненты матрицы пространственно различимы. [17]
  4. Аморфный карбонат кальция — первая форма минерала. [17]
  5. Как только в матрице начинается зародышеобразование , карбонат кальция превращается в кристаллы. [17]
  6. Пока кристаллы растут, некоторые кислые белки задерживаются внутри них. [17]

Кость

В кости минерализация начинается с гетерогенного раствора, содержащего ионы кальция и фосфата. Минерал зарождается внутри области отверстий коллагеновых фибрилл в виде тонких слоев фосфата кальция , которые затем растут, занимая там максимально доступное пространство. Механизмы отложения минералов в органической части кости все еще изучаются. Три возможных предположения заключаются в том, что нуклеация происходит либо из-за осаждения раствора фосфата кальция, вызванного удалением биологических ингибиторов, либо из-за взаимодействия кальцийсвязывающих белков. [8]

Эмбрион морского ежа

Эмбрион морского ежа широко использовался в исследованиях биологии развития. Личинки образуют сложный эндоскелет , состоящий из двух спикул. Каждая из спикул представляет собой монокристалл минерала кальцита . Последнее является результатом превращения аморфного СаСО 3 в более устойчивую форму. Таким образом, в формировании личиночных спикул существуют две минеральные фазы. [21]

Органический-неорганический интерфейс

Интерфейс минерал-белок и лежащие в его основе силы адгезии участвуют в укреплении минерализованных тканей. Взаимодействие на границе раздела органика-неорганика важно для понимания этих свойств повышения прочности. [22]

На границе раздела требуется очень большая сила (>6-5 нН), чтобы оторвать молекулы белка от минерала арагонита в перламутре, несмотря на то, что молекулярные взаимодействия являются несвязанными. [22] Некоторые исследования проводят анализ модели конечных элементов для изучения поведения интерфейса. [7] [23] Модель показала, что во время растяжения обратное напряжение, возникающее во время пластического растяжения материала, играет большую роль в затвердевании минерализованной ткани. Кроме того, наноразмерные шероховатости на поверхности таблеток обеспечивают сопротивление межпластинчатому скольжению и тем самым укрепляют материал. Исследование топологии поверхности показало, что прогрессивное схватывание и упрочнение таблеток, необходимое для распространения больших деформаций на большие объемы, происходит из-за волнистости таблеток. [23]

Пораженные минерализованные ткани

У позвоночных минерализованные ткани развиваются не только в ходе нормальных физиологических процессов, но и могут вовлекаться в патологические процессы. Некоторые пораженные участки, сопровождающиеся появлением минерализованных тканей, включают атеросклеротические бляшки, [24] [25] опухолевый кальциноз , ювенильный дерматомиозит , камни в почках и слюнных железах . Все физиологические месторождения содержат минерал гидроксиапатит или аналог его. Методы визуализации, такие как инфракрасная спектроскопия , используются для получения информации о типе минеральной фазы и изменениях в составе минералов и матрицы, связанных с заболеванием. [3] Кроме того, кластические клетки — это клетки, которые вызывают резорбцию минерализованных тканей . Если имеется дисбаланс кластических клеток, это нарушает резорбтивную активность и вызывает заболевания. Одно из исследований минерализованных тканей в стоматологии посвящено минеральной фазе дентина с целью понять ее изменения с возрастом. Эти изменения приводят к образованию «прозрачного» дентина, который еще называют склеротическим. Показано, что в формировании прозрачного дентина господствует механизм «растворения и переосаждения». [26] Причины и методы лечения этих состояний, возможно, можно будет найти в ходе дальнейших исследований роли вовлеченных минерализованных тканей.

Цветная сканирующая электронная микрофотография сердечно-сосудистой системы, зависящая от плотности (DDC-SEM), показывает оранжевыми сферические частицы фосфата кальция (более плотный материал) и зеленым - внеклеточный матрикс (менее плотный материал). [24]

Биоинспирированные материалы

Натуральные конструкционные материалы, состоящие из твердых и мягких фаз, расположенных в элегантной иерархической многомасштабной архитектуре, обычно демонстрируют сочетание превосходных механических свойств . Например, многие природные механические материалы ( кость , перламутр , зубы , шелк и бамбук ) легкие, прочные, гибкие, прочные, устойчивые к разрушению и самовосстанавливающиеся. Общий механизм, лежащий в основе таких современных материалов, заключается в том, что высокоориентированные жесткие компоненты придают материалам большую механическую прочность и жесткость , в то время как мягкая матрица «склеивает» жесткие компоненты и передает на них напряжение. Кроме того, контролируемая пластическая деформация мягкой матрицы при разрушении обеспечивает дополнительный механизм упрочнения. Такая общая стратегия была усовершенствована самой природой за миллионы лет эволюции, дав нам вдохновение для создания следующего поколения конструкционных материалов. Существует несколько методов, используемых для имитации этих тканей. Некоторые из современных методов описаны здесь. [1] [27]

Материалы крупномасштабных моделей

Крупномасштабная модель материалов основана на том факте, что отклонение трещин является важным механизмом упрочнения перламутра. Это отклонение происходит из-за слабых границ раздела арагонитовых плиток. Системы макроскопического масштаба используются для имитации этих недельных интерфейсов с помощью слоистых композитных керамических таблеток, которые скрепляются слабым интерфейсным «клеем». Следовательно, эти крупномасштабные модели могут преодолеть хрупкость керамики. Поскольку другие механизмы, такие как блокировка таблетки и распространение повреждений, также играют роль в прочности перламутра, в больших масштабах также были разработаны другие сборки моделей, вдохновленные волнистостью микроструктуры перламутра. [1]

Биомиметическая минерализация

Все твердые материалы у животных образуются в результате процесса биоминерализации : специальные клетки откладывают минералы в мягкую полимерную (белковую) матрицу, чтобы укрепить, затвердеть и/или сделать ее жесткой. Таким образом, биомиметическая минерализация является очевидным и эффективным процессом создания синтетических материалов с превосходными механическими свойствами. Общая стратегия начинается с органических каркасов с сайтами связывания ионов, которые способствуют гетерогенному зародышеобразованию. Тогда локализованная минерализация может быть достигнута путем контролируемого перенасыщения ионов в этих ионсвязывающих местах. В таком композиционном материале минерал действует как очень прочный и устойчивый к износу и эрозии поверхностный слой. Мягкие органические леса обеспечивают прочную несущую основу, способную выдерживать чрезмерные нагрузки.

Ледяной шаблон/замораживание

Ледяное искушение/ замораживание — это новый метод, использующий физику образования льда для создания слоисто-гибридного материала. В частности, керамические суспензии направленно замораживают в условиях, способствующих образованию пластинчатых кристаллов льда , которые вытесняют керамические частицы по мере их роста. После сублимации воды образуется слоистый однородный керамический каркас, который архитектурно является отрицательной копией льда. Затем каркас можно заполнить второй мягкой фазой для создания твердо-мягкого слоистого композита. Эта стратегия также широко применяется для создания других видов биоматериалов, таких как чрезвычайно прочные и жесткие гидрогели , [28] металл/керамика и полимер/керамические гибридные биомиметические материалы с тонкой пластинчатой ​​или кирпичной архитектурой. Слой «кирпича» чрезвычайно прочен, но хрупок, а мягкий слой «раствора» между кирпичами создает ограниченную деформацию, тем самым позволяя снять локально высокие напряжения, а также обеспечить пластичность без слишком большой потери прочности.

Производство добавок

Аддитивное производство включает в себя семейство технологий, основанных на компьютерных разработках для создания структур слой за слоем. [29] В последнее время было создано множество биоинспирированных материалов с элегантными иерархическими мотивами и размерами от десятков микрометров до одного субмикрометра. Поэтому трещина материалов может возникнуть и распространиться только в микроскопическом масштабе, что не приведет к разрушению всей конструкции. Однако трудоемкость производства иерархических механических материалов, особенно в нано- и микромасштабах, ограничивала дальнейшее применение этого метода в крупномасштабном производстве.

Послойное нанесение

Послойное нанесение — это метод, который, как следует из его названия, состоит из послойной сборки для создания многослойных композитов, таких как перламутр. Некоторые примеры усилий в этом направлении включают чередование слоев твердых и мягких компонентов TiN/Pt с помощью ионно-лучевой системы. Композиты , изготовленные методом последовательного осаждения, не имеют сегментированной слоистой микроструктуры . Таким образом, для преодоления этого ограничения была предложена последовательная адсорбция, которая заключается в многократной адсорбции электролитов и промывке таблеток, что приводит к образованию многослойных слоев. [1]

Нанесение тонких пленок: микрофабрикаты

Осаждение тонких пленок направлено на воспроизведение поперечно-ламеллярной микроструктуры раковины вместо имитации слоистой структуры перламутра с использованием микроэлектромеханических систем (МЭМС) . Среди раковин моллюсков раковина имеет наибольшую степень структурной организации. Минерал арагонит и органическая матрица заменены поликремнием и фоторезистом . Технология MEMS многократно наносит тонкую кремниевую пленку. Интерфейсы травятся методом реактивного ионного травления, а затем заполняются фоторезистом . Последовательно депонированы три фильма. Хотя технология MEMS является дорогостоящей и требует больше времени, она обеспечивает высокую степень контроля над морфологией и позволяет изготавливать большое количество образцов. [1]

Самостоятельная сборка

Метод самосборки пытается воспроизвести не только свойства, но и обработку биокерамики . В этом процессе используется легкодоступное в природе сырье для достижения строгого контроля зародышеобразования и роста. Это зарождение с некоторым успехом происходит на синтетической поверхности. Методика происходит при низкой температуре и в водной среде. Самоорганизующиеся пленки образуют шаблоны, которые влияют на зарождение керамических фаз. Недостатком этого метода является его неспособность сформировать сегментированную слоистую микроструктуру. Сегментация — важное свойство перламутра, используемое для отклонения трещин керамической фазы без ее разрушения. Как следствие, этот метод не имитирует микроструктурные характеристики перламутра за пределами слоистой органической/неорганической слоистой структуры и требует дальнейшего исследования. [1]

Будущее

Различные исследования способствовали прогрессу в понимании минерализованных тканей. Однако до сих пор неясно, какие микро/наноструктурные особенности важны для характеристик материала этих тканей. Также в настоящее время отсутствуют учредительные законы по различным путям загрузки материалов. Для перламутра роль некоторых нанозерен и минеральных мостиков требует дальнейших исследований для полного определения. Успешное биоимитирование раковин моллюсков будет зависеть от получения дальнейших знаний обо всех этих факторах, особенно от выбора материалов, влияющих на работу минерализованных тканей. Кроме того, окончательный метод, используемый для искусственного воспроизводства, должен быть экономически эффективным и масштабируемым в промышленном масштабе. [1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghijklmnopqrstu vwx Эспиноза, HD; Рим, Дж. Э.; Бартела, Ф.; Бюлер, MJ (2009). «Слияние структуры и материала в перламутре и кости - Перспективы биомиметических материалов de novo». Прогресс в материаловедении . 54 (8): 1059–1100. doi :10.1016/j.pmatsci.2009.05.001.
  2. ^ abcdefghijklmnopqrstu Barthelat, Ф. (2007). «Биомиметика материалов нового поколения». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки . 365 (1861): 2907–2919. Бибкод : 2007RSPTA.365.2907B. дои : 10.1098/rsta.2007.0006. PMID  17855221. S2CID  2184491.
  3. ^ abcde Боски, А.; Мендельсон, Р. (2005). «Инфракрасная спектроскопическая характеристика минерализованных тканей». Колебательная спектроскопия . 38 (1–2): 107–114. doi :10.1016/j.vibspec.2005.02.015. ПМЦ 1459415 . ПМИД  16691288. 
  4. ^ аб Глимчер, М. (1959). «Молекулярная биология минерализованных тканей с особым упором на кости». Обзоры современной физики . 31 (2): 359–393. Бибкод : 1959РвМП...31..359Г. doi : 10.1103/RevModPhys.31.359.
  5. ^ Лаборатория биомиметических материалов
  6. ^ Бартела, Ф.; Эспиноза, HD (2007). «Экспериментальное исследование деформации и разрушения перламутра-перламутра». Экспериментальная механика . 47 (3): 311. doi :10.1007/s11340-007-9040-1. S2CID  16707485.
  7. ^ аб Бартела, ФО; Ли, СМ; Коми, К.; Эспиноза, HD (2006). «Механические свойства компонентов перламутра и их влияние на механические характеристики». Журнал исследования материалов . 21 (8): 1977. Бибкод : 2006JMatR..21.1977B. дои : 10.1557/JMR.2006.0239. S2CID  4275259.
  8. ^ abc Fratzl, П.; Фратцль-Зельман, Н.; Клаушофер, К.; Фогль, Г.; Коллер, К. (1991). «Зарождение и рост минеральных кристаллов в кости, изученные методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей». Кальцифицированная ткань International . 48 (6): 407–13. дои : 10.1007/BF02556454. PMID  2070275. S2CID  7104547.
  9. ^ Налла, Р.; Кружич Дж.; Ричи, Р. (2004). «О происхождении прочности минерализованной ткани: микротрещины или перемычки трещин?». Кость . 34 (5): 790–798. дои : 10.1016/j.bone.2004.02.001. ПМИД  15121010.
  10. ^ Ойен, М. (2006). «Наноиндентационная твердость минерализованных тканей». Журнал биомеханики . 39 (14): 2699–2702. doi : 10.1016/j.jbiomech.2005.09.011. ПМИД  16253265.
  11. ^ «Новый метод визуализации минерализованных фибрилл на поверхностях переломов трабекулярных костей крупного рогатого скота с помощью атомно-силовой микроскопии» (PDF) . Проверено 14 августа 2010 г.
  12. ^ Кавасаки, К.; Сузуки, Т.; Вайс, К. (2004). «Генетическая основа эволюции минерализованной ткани позвоночных». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (31): 11356–11361. Бибкод : 2004PNAS..10111356K. дои : 10.1073/pnas.0404279101 . ПМК 509207 . ПМИД  15272073. 
  13. ^ abcde Бартела, Ф.; Тан, Х.; Заваттьери, П.; Ли, К.; Эспиноза, Х. (2007). «О механике перламутра: ключевой признак иерархической структуры материала». Журнал механики и физики твердого тела . 55 (2): 306. Бибкод : 2007JMPSo..55..306B. дои : 10.1016/j.jmps.2006.07.007.
  14. ↑ Аб Прадхан, Шашиндра (18 июля 2012 г.). «Структурная иерархия контролирует деформационное поведение коллагена». Биомакромолекулы . 13 (8): 2562–2569. дои : 10.1021/bm300801a. ПМИД  22808993.
  15. ↑ Катти, Калпана (5 октября 2005 г.). «Почему Перламутр такой сильный и крепкий?». Материаловедение и инженерия C . 26 (8): 1317–1324. дои : 10.1016/j.msec.2005.08.013 .
  16. ^ abcdef Хеллмих, К.; Ульм, Ф.Дж. (2002). «Микромеханическая модель ультраструктурной жесткости минерализованных тканей». Журнал инженерной механики . 128 (8): 898. doi :10.1061/(ASCE)0733-9399(2002)128:8(898).
  17. ^ abcdefghi Аддади, Л.; Джостер, Д.; Нудельман, Ф.; Вайнер, С. (2006). «Формирование раковин моллюсков: источник новых концепций для понимания процессов биоминерализации». Химия: Европейский журнал . 12 (4): 980–987. doi : 10.1002/chem.200500980. ПМИД  16315200.
  18. ^ Карри, Дж.; Брер, К.; Зиупос, П. (2004). «Чувствительность минерализованных тканей млекопитающих при ударе». Труды: Биологические науки . 271 (1538): 517–522. дои : 10.1098/rspb.2003.2634. ПМЦ 1691617 . ПМИД  15129962. 
  19. ^ Аб Мейерс, М.; Лин, А.; Чен, П.; Муйко, Дж. (2008). «Механическая прочность перламутра морского ушка: роль мягкого органического слоя». Журнал механического поведения биомедицинских материалов . 1 (1): 76–85. дои : 10.1016/j.jmbbm.2007.03.001. ПМИД  19627773.
  20. ^ «Зарождение и ингибирование образования гидроксиапатита минерализованными тканевыми белками» (PDF) . Проверено 14 августа 2010 г.
  21. ^ Бениаш, Э.; Айзенберг, Дж.; Аддади, Л.; Вайнер, С. (1997). «Аморфный карбонат кальция превращается в кальцит во время роста спикул личинок морского ежа». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 264 (1380): 461–465. Бибкод : 1997RSPSB.264..461B. дои :10.1098/rspb.1997.0066. ПМК 1688267 . 
  22. ^ аб Моханти, Б.; Катти, К.; Катти, Д. (2008). «Экспериментальное исследование наномеханики интерфейса минерал-белок в перламутре». Коммуникации по исследованиям в области механики . 35 (1–2): 17–23. doi : 10.1016/j.mechrescom.2007.09.006.
  23. ^ Аб Тан, Х.; Бартела, Ф.; Эспиноза, Х. (2007). «Модель упруго-вязкопластического интерфейса для исследования конститутивного поведения перламутра». Журнал механики и физики твердого тела . 55 (7): 1410. Бибкод : 2007JMPSo..55.1410T. дои : 10.1016/j.jmps.2006.12.009.
  24. ^ аб Бертаццо, С.; и другие. (2013). «Наноаналитическая электронная микроскопия открывает фундаментальные знания об кальцификации сердечно-сосудистой ткани человека». Природные материалы . 12 (6): 576–583. Бибкод : 2013NatMa..12..576B. дои : 10.1038/nmat3627. ПМЦ 5833942 . ПМИД  23603848. 
  25. ^ Миллер, JD (2013). «Сердечно-сосудистая кальцификация: круговое происхождение». Природные материалы . 12 (6): 476–478. Бибкод : 2013NatMa..12..476M. дои : 10.1038/nmat3663. ПМИД  23695741.
  26. ^ Портер, А.; Налла, Р.; Минор, А.; Джиншек, Дж.; Киселовский, К.; Радмилович, В.; Кинни, Дж.; Томсия, А.; Ричи, Р. (2005). «Исследование минерализации в прозрачном дентине, вызванном возрастом, с помощью трансмиссионной электронной микроскопии». Биоматериалы . 26 (36): 7650–7660. doi :10.1016/j.bimaterials.2005.05.059. ПМИД  16005961.
  27. ^ Вегст, Ульрике ГК; Бай, Хао; Саис, Эдуардо; Томсия, Антони П.; Ричи, Роберт О. (январь 2015 г.). «Биоинспирированные конструкционные материалы». Природные материалы . 14 (1): 23–36. Бибкод : 2015NatMa..14...23W. дои : 10.1038/nmat4089. ISSN  1476-4660. PMID  25344782. S2CID  263363492.
  28. ^ Хуа, Мутян; Ву, Шуван; Ма, Янфэй; Чжао, Юсен; Чен, Жилин; Френкель, Имри; Стржалка, Джозеф; Чжоу, Хуа; Чжу, Синьюань; Хэ, Симинь (февраль 2021 г.). «Прочные и прочные гидрогели за счет синергии замораживания и высаливания». Природа . 590 (7847): 594–599. Бибкод : 2021Natur.590..594H. дои : 10.1038/s41586-021-03212-z. ISSN  1476-4687. OSTI  1774154. PMID  33627812. S2CID  232048202.
  29. ^ Фрейзер, Уильям Э. (1 июня 2014 г.). «Аддитивное производство металлов: обзор». Журнал материаловедения и производительности . 23 (6): 1917–1928. Бибкод : 2014JMEP...23.1917F. дои : 10.1007/s11665-014-0958-z . ISSN  1544-1024.

Библиография