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        蛋殼納米結(jié)構(gòu)保護(hù)小雞并幫助它孵化
        
			
        
				2018-11-20 11:55:54
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			  來源：ScienceNews
			
        
		
        
				
		
        
			
        雞蛋殼有一個棘手的工作：它必須保護(hù)正在發(fā)育的雛雞，但最終讓小雞掙脫。其成功的秘訣在于其復(fù)雜的納米結(jié)構(gòu) - 以及當(dāng)?shù)胺趸瘯r該結(jié)構(gòu)如何變化。
        

        蛋殼納米結(jié)構(gòu)保護(hù)小雞并幫助它孵化
        

        雞蛋殼的質(zhì)量約為95%碳酸鈣。但它們還含有數(shù)百種不同的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)會影響碳酸鈣結(jié)晶的程度。研究人員在3月30日的“ 科學(xué)進(jìn)展”雜志網(wǎng)絡(luò)版上報告說，礦物晶體和蛋白質(zhì)之間的相互作用產(chǎn)生了一種蛋殼，這種蛋殼最初具有抗裂性，同時隨著時間的推移進(jìn)行納米級調(diào)整，最終讓小雞啄出來。
        

        研究人員使用一束離子切割雞蛋殼中的薄切片。然后，他們用電子顯微鏡和其他高分辨率成像技術(shù)分析了殼。研究小組發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)破壞了碳酸鈣的結(jié)晶，因此低分辨率下看起來整齊排列的晶體實際上是一種更加零散的混亂。這種不對準(zhǔn)可以使材料更有彈性：裂縫必須通過混亂的晶體進(jìn)行鋸齒和鋸齒，而不是不受阻礙地擴(kuò)散。
        

        實驗室測試支持這一發(fā)現(xiàn)：研究人員將一種稱為骨橋蛋白的關(guān)鍵殼構(gòu)建蛋白添加到碳酸鈣中，以產(chǎn)生類似于蛋殼中所見的晶體。研究的共同作者，蒙特利爾麥吉爾大學(xué)的生物礦化研究員Marc McKee及其同事發(fā)現(xiàn)，這種蛋白質(zhì)的存在使得碳酸鈣晶體以納米結(jié)構(gòu)的形式形成，而不是光滑和均勻的晶體。
        

        該團(tuán)隊還在整個蛋殼中發(fā)現(xiàn)了微小尺度的結(jié)構(gòu)變化，盡管它只有大約三分之一毫米厚。內(nèi)層具有較少的骨橋蛋白，導(dǎo)致更大的納米結(jié)構(gòu)。McKee說，這可能會使內(nèi)殼的彈性低于外殼，這是有道理的。外殼需要足夠硬以保護(hù)小雞，而內(nèi)殼需要滋養(yǎng)發(fā)育中的小雞。
        

        隨著時間的推移，殼的內(nèi)層通過化學(xué)反應(yīng)溶解，釋放出鈣來構(gòu)建小雞發(fā)育中的骨骼。McKee和他的同事發(fā)現(xiàn)，蛋殼經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)變化以促進(jìn)這一過程。
        

        研究人員將受精卵孵育15天與未受精卵進(jìn)行了比較。隨著時間的推移，受精卵中朝向內(nèi)殼的納米結(jié)構(gòu)變小，但在未受精卵中保持相同。這種變化使蛋殼內(nèi)部的紋理更加粗糙，而且表面積更大。研究人員提出，這為溶解殼的化學(xué)反應(yīng)提供了更多的空間。整個反應(yīng)也使殼體變薄，使得雛雞在孵化時更容易從內(nèi)部突破。
        

        康奈爾大學(xué)的材料科學(xué)家拉拉埃斯特羅夫說，成像技術(shù)的進(jìn)步正在幫助科學(xué)家找到像這樣的新細(xì)節(jié)。在將蛋殼的功能與細(xì)粒結(jié)構(gòu)相結(jié)合時，這項新研究可為設(shè)計具有特定屬性的新型材料提供靈感。
        
			

			
          
        
			
        
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