当你想到一种可怕的、锋利牙齿的捕食者时，鱿鱼可能不是你首先想到的动物。但这些复杂的生物有着复杂的视力，强大的喙可以粉碎贝壳，敏捷的触手可以帮助它们抓住猎物。
作者
押顿Pena-Francesch
美国密歇根大学材料科学与工程助理教授
它们的吸盘上还有牙齿。触角上吸盘里的锯齿状牙齿使它们能够抓住猎物。
虽然动物体内的大多数硬组织都是矿化的，钙会强化它们的骨骼、外壳或牙齿，但鱿鱼的吸盘牙齿是由结构蛋白组成的。科学家们并不真正了解这些牙齿是如何形成的。
通过使用电子显微镜观察鱿鱼吸盘的内部，我们的科学家团队拍摄了一张图像，显示了生长牙齿的细胞组织。位于吸盘内壁的细胞分泌蛋白质，这些蛋白质相互结合，形成复杂的齿状环结构。
鱿鱼吸盘牙齿中的高强度蛋白质
鱿鱼吸盘的牙齿具有一些突出的特性。它们可以抵抗压迫，但它们很灵活，可以适应猎物的形状。我们团队的研究不仅试图了解这些牙齿是如何形成的，还试图了解它们独特的特性来自哪里。
牙齿是由一个结构蛋白家族组成的，它具有机械功能而不是生物功能。一些例子包括构成头发和指甲的角蛋白，或者构成蜘蛛网和蚕茧的丝。在乌贼中，这些吸盘牙齿会抓住猎物。
蛋白质是由按特定顺序排列的氨基酸组成的，这个顺序决定了它们的结构。吸盘牙蛋白质含有氨基酸，这些氨基酸在材料中形成坚硬的微小晶体，称为纳米晶体。这些纳米晶体将蛋白质链连接成一个网络——类似于渔网上的结。
这些纳米晶体聚集在一起，在材料内部形成纳米管，就像微小的蜂窝结构。当我们通过电子显微镜观察它们时，我们可以看到一颗被切成两半的牙齿，露出了由长而微小的纳米管组成的复杂的内部结构。由于这些纳米结构，鱿鱼蛋白质牙齿具有比许多合成聚合物和现代材料更好的强度、韧性和柔韧性。
鱿鱼启发的新材料
科学家和工程师可以从生物学中获得灵感，利用独特的自然结构来建模和开发新型材料。例如，鱿鱼吸盘环齿激发了自我修复材料的发展，这种材料可以修复自己的割伤、穿刺或划痕。
将鱿鱼牙齿蛋白质结合在一起的纳米晶体在断裂后可以重新形成。受鱿鱼纳米晶体的启发，我们实验室制造的材料可以用于自我修复的医疗设备或机器人。这些材料寿命更长，需要更少的维护，这将在危险环境或人体内部有用。
这些受鱿鱼启发的材料也可以自行组装和拆卸。具有这种特性的材料可以回收或降解而不会留下任何废物。这将使这种材料成为一次性塑料的有前途的生物基替代品。
Abdon Pena-Francesch接受美国国家科学基金会和国防部的资助。
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