的研究人员西北大学在软体动物的牙齿中发现了一种罕见的铁矿物，以前只在岩石中观察到。
这种名叫圣塔巴巴拉特的矿物是在一种隐甲壳动物stelleri软体动物的触针中发现的，触针是一种连接牙齿和软膜的长而中空的结构，因其红棕色的颜色、形状和大小，也被称为“游荡肉卷”软体动物。
研究人员利用这一发现开发了适用于3D打印的生物墨水，该墨水模拟了软体动物触针的强度、刚度和连接特性。
该研究的资深作者、西北大学材料科学与工程副教授德克·乔斯特说：“这种矿物只在地质标本中观察到极少量，在生物环境中从未见过。”麦考密克工程学院.
“它的含水量高，这使得它的强度低，密度小。我们认为这可能会在不增加太多重量的情况下增强牙齿的硬度。”
“流浪肉饼”软体动物
由于其红棕色的颜色和可长到14英寸长的身体，被昵称为“流浪肉卷”，隐甲壳动物斯特勒里软体动物也被称为巨型太平洋甲壳动物和巨型胶靴甲壳动物。
据报道，甲壳动物的牙齿是由自然界已知最坚硬的材料之一组成的，设计用来忍受在岩石上咀嚼食物。甲壳动物的牙齿附着在一个柔软、灵活、像舌头一样的齿舌上，齿舌可以在岩石上刮来刮去藻类和其他食物。
研究人员对连接超硬牙齿和软齿舌的触针特别感兴趣，并相信从这种天然材料中可以学到很多东西。
乔斯特说：“触针就像人类牙齿的牙根，它将我们牙齿的尖端连接到我们的下巴。触针是一种坚硬的材料，由极小的纳米颗粒组成，其纤维基质由生物大分子组成，类似于我们体内的骨骼。”
为了检查隐甲壳动物stelleri的牙齿，研究人员在实验室使用了同步加速器穆斯堡尔光谱技术阿贡国家实验室先进的光子源和西北大学的杠杆式透射电子显微镜原子和纳米尺度表征与实验（细微差别）中心。
通过这项研究，他们发现圣巴巴拉特分散在石鳖的上触针中，这是一种罕见的铁矿物，迄今为止仅在岩石中观察到。
利用Santabarbarate进行3D打印
在发现几丁质触针中的稀有矿物后，研究人员开始在一种设计用于3D打印的生物墨水中重新制造这种材料。他们将铁离子和磷酸盐离子与从几丁质中提取的生物高聚物结合起来，创造出一种反应性墨水，当在打印前立即混合时，“打印良好”。
“随着纳米颗粒在生物聚合物中形成，它变得更强、更粘，”Joester说。这种混合物可以很容易地用于印刷。随后在空气中干燥，最终形成坚硬坚硬的材料。”
Joester相信，通过bioink开发和3D打印复制几丁质触针的强度、刚度和连接性特性的能力对于未来的学习和受大自然启发的材料开发是很有希望的。
“我们对石鳖着迷已经很长时间了，”他说。“机械结构的好坏取决于其最薄弱的环节，因此了解甲壳动物如何解决如何将其超硬牙齿连接到软底层结构的工程问题是一件有趣的事情。
“这仍然是现代制造业面临的一个重大挑战，因此我们通过观察甲壳虫等生物体来了解这在自然界中是如何实现的，自然界已经有了两亿年的开发周期。”
关于这项研究的更多信息可以在论文标题中找到“甲壳素牙齿中的持续多晶型：从一种新的生物材料到用于添加剂制造的油墨”雷电竞充值,这篇论文将于本周晚些时候发表在《国家科学院学报》上。
灵感来自大自然的生物墨水
研究人员和科学家越来越希望复制自然界中发现的材料和工艺，这些材料和工艺具有纯人工无法获得的理想特性。用于3D打印的Bioink开发在利用这些特性方面发挥着关键作用，最近在这一领域有过多的研究突破。
软机器人的应用已经受到了特别的关注，研究人员来自美国罗格斯大学有3D打印迷彩机器人灵感来自于鱿鱼，墨鱼和章鱼体内的适应性细胞山形大学科学家们已经开发出一种3D打印执行器，它可以构成水母状软机器人. 在其他地方，荷兰科学家已经用3D打印出了一种新的粘合剂材料微观蘑菇状设计这可以用来帮助软机器人垂直行走。
医疗部门也看到了新的自然启发的发展，包括新颖的蜻蜓启发3D打印的“尖头接头”用于治疗手腕损伤，3D打印微针贴片用于无痛药物输送，复制帽贝的层次结构.
受天然材料启发的其他3D打印研究开发和应用包括仿生细胞样结构基于墨鱼骨架的独特能量吸收能力，3D打印混凝土结构灵感源自龙虾壳图案,防碎材料基于蜘蛛网的自然属性。
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特色的图像显示野生的“流浪肉卷”软体动物。照片来自Jerry Kirkhart。
