ساخت مواد مقاوم در برابر ساییدگی با الهام از دندان نرم‌تنان!

نوعی از گونه نرم‌تنان که دارای دندان هستند، به منبع الهام دانشمندان برای ساخت مواد مقاوم در برابر ساییدگی و مواد نانومقیاس برای انرژی تبدیل شده‌اند.

گونه‌ای از نرم‌تنان موسوم به "گهواره دریایی" یا "کیتون" (chiton)، دندان‌هایی از جنس "مگنتیت" (Magnetite) دارند. مگنتیت، نوعی کانی است که برای نخستین بار در سوئیس کشف شد و سیاه رنگ است. این دندان‌ها، بالاترین سطح سفتی و سختی را در میان مواد معدنی که تاکنون شناخته شده‌اند دارند. اگرچه مگنتیت، یک ماده معدنی است که معمولاً در پوسته زمین وجود دارد، اما گونه‌های کمی از حیوانات می‌توانند آن را تولید کنند و درباره نحوه تولید مگنتیت نیز اطلاعات کمی وجود دارد.

درک بهتر فرآیند کانی‌سازی زیستی که با کمک درک ساختار دندان کیتون صورت می‌گیرد، می‌تواند به دانشمندان کمک کند علاوه بر بهبود ابزار و پوشش‌های مقاوم در برابر سایش، موادی در مقیاس نانو برای کاربرد‌های مبتنی بر آب و انرژی ارائه دهند.

گروهی از پژوهشگران "دانشگاه اوکایاما" (Okayama University) در ژاپن و "کالج مهندسی بورنز" (BCOE) در آمریکا موفق شدند برای نخستین بار، قطعه‌ای از پازل ژنتیکی را که به کیتون در تولید نانومواد مگنتیت کمک می‌کند، بیابند.

کیتون، چندین ردیف دندان دارد که به یک ساختار تسمه مانند متصل هستند. نوک هر دندان، دارای مواد معدنی است و مگنتیت نیز فقط در همین ناحیه از دندان وجود دارد. هنگامی که دندانی می‌افتد، یک دندان جدید جایگزین آن می‌شود؛ در نتیجه دندان‌ها در همه مراحل شکل‌گیری وجود دارند.

پژوهشگران برای درک مواد سرکوب شده توسط ژن‌ها، علاوه بر بررسی ژن‌های خاص، "ترانسکریپتوم" (transcriptome) این موجودات را نیز مورد بررسی قرار دادند. ترانسکریپتوم، مجموعه‌ای از مولکول‌های آر. ان.‌ای پیام‌رسان است که در دندان قرار دارند.

در این بررسی مشخص شد که ۲۰ مورد از فراوان‌ترین رونوشت‌های آر. ان.‌ای موجود در یک دندان در حال رشد، حاوی "فریتین" (ferritin) هستند. فریتین، یکی از پروتئین‌های زیستی است که توسط بسیاری از جانداران، گیاهان و حتی باکتری‌ها تولید می‌شود. این پروتئین با اتصال به آهن، نقش ذخیره‌سازی آهن در داخل سلول را برعهده دارد.

شاید یافته‌های این پژوهش در آینده بتوانند به دانشمندان در برطرف کردن مشکلات مربوط به منابع نانومقیاس انرژی و تأمین نیروی آن‌ها کمک کنند. درک نحوه کنترل رشد مگنتیت زیستی، به دانشمندان امکان می‌دهد مواد مربوط به تأمین انرژی را در مقیاس نانو به وجود آورند.

این پژوهش، در مجله "Scientific Reports" به چاپ رسید.