Минерализованные ткани

Минерализованные ткани - это биологические ткани , которые включают минералы в мягкие матрицы. Как правило, эти ткани образуют защитный щит или структурную поддержку. ^{[ 1 ]} Кость, раковины моллюсков , губчатая губчатая Euplectella виды , радиолориалы , диатомовые ткани , рога , сухожилия , хряща , эмаль зуба и дентину являются некоторыми примерами минерализованных тканей. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Эти ткани были точно настроены на расширение их механических возможностей за миллионы лет эволюции. Таким образом, минерализованные ткани были предметом многих исследований, поскольку есть чему поучиться у природы, как видно из растущей области биомиметики . ^{[ 2 ]} Замечательная структурная организация и инженерные свойства делают эти ткани желательными кандидатами на дублирование искусственными средствами. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 4 ]} Минерализованные ткани вдохновляют миниатюризацию, адаптивность и многофункциональность. В то время как натуральные материалы состоят из ограниченного количества компонентов, для моделирования тех же свойств в инженерных приложениях можно использовать более крупное разнообразие химии материалов. Тем не менее, успех биомиметики заключается в том, чтобы полностью разобраться с характеристиками и механикой этих биологических твердых тканей, прежде чем обменивать естественные компоненты искусственными материалами для инженерного дизайна. ^{[ 2 ]}

Минерализованные ткани сочетают в себе жесткость, низкий вес, прочность и вязкость из -за присутствия минералов ( неорганическая часть) в мягких белковых сетях и тканях ( органическая часть). ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Существует приблизительно 60 различных минералов, генерируемых с помощью биологических процессов, но наиболее распространенными являются карбонат кальция , обнаруженные в оболочках моллуска и гидроксиапатите, присутствующем в зубах и костях. ^{[ 2 ]} Хотя можно подумать, что содержание минералов в этих тканях может сделать их хрупкими, исследования показали, что минерализованные ткани в 1000-10 000 раз жестче, чем содержащие в них минералы. ^{[ 2 ]}^{[ 5 ]} Секрет этой основной силы заключается в организованном наслоении ткани. Из-за этого наслоения нагрузки и напряжения переносятся в нескольких масштабах длины, от макроса до микро-до нано, что приводит к рассеиванию энергии в рамках расположения. Поэтому эти масштабы или иерархические структуры способны распределять повреждение и сопротивляться растрескиванию. ^{[ 2 ]} Два типа биологических тканей были мишенью для обширных исследований, а именно NACRE из раковины и костей Mollusk, которые являются высокоэффективными натуральными композитами. ^{[ 2 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Многие механические методы и методы визуализации, такие как наноиндентация и микроскопия атомной силы, используются для характеристики этих тканей. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} Хотя степень эффективности биологических твердых тканей все еще не сравнится любыми искусственными керамическими композитами, в настоящее время находятся некоторые многообещающие новые методы для их синтеза. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Не все минерализованные ткани развиваются посредством нормальных физиологических процессов и полезны для организма. Например, камни почек содержат минерализованные ткани, которые развиваются с помощью патологических процессов. Следовательно, биоминерализация является важным процессом, чтобы понять, как возникают эти заболевания. ^{[ 3 ]}

Эволюция

Эволюция минерализованных тканей загадает уже более века. Было выдвинуто предположение, что первый механизм минерализации тканей животных начался либо в пероральном скелете Конодонта , либо в дермальном скелете ранних агнатцев . Кожный скелет - это просто поверхность дентина и базальная кость, которая иногда накладывается эмалоидом. Считается, что кожный скелет в конечном итоге стал масштабами, которые гомологичны зубам. Сначала были замечены зубы и были сделаны из всех трех компонентов дермального скелета, а именно дентина, базальной кости и эмалоида. Механизм минерализации ткани млекопитающих был позже разработан у актиноптеригианцев и саркоптеригианцев во время эволюции костин. Ожидается, что генетический анализ Agnathans обеспечит большее понимание эволюции минерализованных тканей и прояснит доказательства из ранних ископаемых записей. ^{[ 12 ]}

Иерархическая структура

Иерархические структуры представляют собой различные особенности, наблюдаемые в разных масштабах длины. ^{[ 1 ]} Чтобы понять, как иерархическая структура минерализованных тканей способствует их замечательным свойствам, описаны ниже нормы и кости. ^{[ 13 ]} Иерархические структуры характерны для биологии и видны во всех структурных материалах в биологии, таких как кость ^{[ 14 ]} и новинка из ракушек ^{[ 15 ]}

Мать -Ф -Парл

Нэкр имеет несколько иерархических структурных уровней. ^{[ 13 ]}

Макромасштаб

Некоторые раковины моллюсков защищают себя от хищников, используя двухслойную систему, одной из которых является NACRE. ^{[ 2 ]}^{[ 13 ]} NACRE составляет внутренний слой, в то время как другой, внешний, слой изготовлен из кальцита . ^{[ 2 ]}^{[ 13 ]} Последний жесткий и, таким образом, предотвращает любое проникновение через оболочку, но подвергается хрупкому провалу. С другой стороны, NACRE более мягкий и может придерживаться неэластичных деформаций, что делает его более жесткой, чем твердая внешняя оболочка. ^{[ 13 ]} Минерал, обнаруженный в NACRE, - это арагонит , Caco ₃ , и он занимает 95% Vol. Нэкр в 3000 раз жестче, чем арагонит, и это связано с другим компонентом в NACRE, который занимает 5% об., Это более мягкие органические биополимеры. ^{[ 1 ]} Кроме того, некратный слой также содержит некоторые пряди более слабых материалов, называемых линиями роста, которые могут отклонять трещины. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Микромасштаб

Микромасштаб можно представить с помощью трехмерной кирпичной и минометной стены. Кирпичи будут иметь слои толщиной 0,5 мкм микроскопических полигональных таблеток арагона диаметром около 5-8 мкм. Что содержит кирпичи вместе, так это минометы, и в случае NACRE именно органический материал 20-30 нм играет эту роль. ^{[ 1 ]} Несмотря на то, что эти таблетки обычно иллюстрируются как плоские листы, различные методы микроскопии показали, что они волнистые по природе с амплитудами до половины толщины таблетки. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Эта волнистость играет важную роль в переломе Nacre, поскольку он постепенно заблокирует таблетки, когда их разряжают и вызывают упрочнение. ^{[ 2 ]}

Наноразмерный

Разлом интерфейса толщиной 30 нм между таблетками, которые соединяют их вместе, и зернами арагонитов , обнаруженными с помощью сканирующей электронной микроскопии, из которой сами таблетки изготовлены из вместе, представляют собой еще один структурный уровень. Органический материал, «склеивая», таблетки вместе изготовлены из белков и хитина . ^{[ 1 ]}

Подводя итог, на макромасштабе, раковина, ее два слоя ( Nacre и кальцит ) и более слабые пряди внутри NACRE представляют три иерархические структуры. На микромасштаб, слои сложенных планшетов и волнистые границы между ними - две другие иерархические структуры. Наконец, на наноразмерном отношении соединительный органический материал между таблетками, а также зерна, из которых они изготовлены, является последней шестой иерархической структурой в NACRE. ^{[ 2 ]}

Кость

Как и Nacre и другие минерализованные ткани, кость имеет иерархическую структуру, которая также образуется в результате самосборки более мелких компонентов. Минерал в кости (известный как костный минерал ) представляет собой гидроксиапатит с большим количеством карбонатных ионов, в то время как органическая часть изготовлена в основном из коллагена и некоторых других белков. Иерархическая структура кости простирается до трехуровневой иерархии самой молекулы коллагена. ^{[ 14 ]} Различные источники сообщают о различном количестве иерархического уровня в кости, который является сложным биологическим материалом. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 16 ]} Типы механизмов, которые работают в различных шкалах структурной длины, еще не определены. ^{[ 1 ]} Пять иерархических структур кости представлены ниже. ^{[ 16 ]}

Макромасштаб

Компактная кость и губчатая кость находятся в масштабе от нескольких миллиметров до 1 или более сантиметров. ^{[ 16 ]}

Микромасштаб

На микромасштабе есть две иерархические структуры. Первый, в масштабе от 100 мкм до 1 мм, находится внутри компактной кости, где цилиндрические единицы, называемые остеонами и небольшими стойками. можно различить ^{[ 16 ]} Вторая иерархическая структура, ультраструктура в масштабе от 5 до 10 мкм, является фактической структурой остеонов и небольших стойков. ^{[ 16 ]}

Наноразмерный

Есть также две иерархические структуры на наноразмерной. Первым является структура внутри ультраструктуры, которая представляет собой фибриллы и экстрафибриллярное пространство, в масштабе нескольких сотен нанометров. Вторым являются элементарные компоненты минерализованных тканей в шкале десятков нанометров. Компоненты представляют собой 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 механической производительности. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Минеральный компонент

Минерал является неорганическим компонентом минерализованных тканей. Эта составляющая делает ткани более жесткими и жесткими. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Гидроксиапатит , карбонат кальция , кремнезый , оксалат кальция , Уитлокит и урат монозодия являются примерами минералов, обнаруженных в биологических тканях. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} В оболочках моллюсков эти минералы переносятся в место минерализации в везикулах в специализированных клетках. Хотя они находятся в аморфной минеральной фазе, находясь внутри везикул , минеральные дестабилизируются, когда он выходит из клетки и кристаллизуется. ^{[ 17 ]} В костях исследования показали, что нуклеаты фосфата кальция в области отверстий фибриллов коллагена, а затем растет в этих зонах, пока не занимает максимальное пространство. ^{[ 8 ]}

Органический компонент

Органическая часть минерализованных тканей состоит из белков. ^{[ 1 ]} Например, в кости органический слой - протеиновый коллаген. ^{[ 3 ]} Степень минерала в минерализованных тканях варьируется, и органический компонент занимает меньший объем по мере увеличения твердости ткани . ^{[ 1 ]}^{[ 18 ]} Однако без этой органической части биологический материал был бы хрупким и легко сломался. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Следовательно, органический компонент минерализованных тканей увеличивает их прочность . ^{[ 19 ]} Более того, многие белки являются регуляторами в процессе минерализации. Они действуют в зарождении или ингибировании гидроксиапатита. Например, органический компонент в NACRE, как известно, ограничивает рост арагонита. Некоторые из регуляторных белков в минерализованных тканях - это остеонектин , остеопонтин , остеокальцин , костный сиалопротеин и дентин фосфорин . ^{[ 20 ]} В NACRE органический компонент является пористым, что позволяет образовать минеральные мосты, ответственные за рост и порядок нормовых таблеток. ^{[ 19 ]}

Формирование минералов

Понимание образования биологических тканей неизбежно, чтобы правильно реконструировать их искусственно. Даже если в некоторых аспектах остаются вопросы, и механизм минерализации многих минерализованных тканей еще предстоит определить, есть некоторые идеи о раковине моллюсков, кости и морского ежа. ^{[ 17 ]}

Моллуск оболочка

Основными структурными элементами, участвующими в процессе образования оболочки моллюсков, являются: гидрофобный шелковый гель, богатый аспартацик -белком и поддержку хитина . Шелковый гель является частью белковой части и в основном состоит из глицина и аланина . Это не упорядоченная структура. Кистные белки играют роль в конфигурации листов. Хитин . сильно упорядочен и является структурой матрицы Основными элементами в целом являются: ^{[ 17 ]}

Шелковый гель заполняет матрицу, чтобы быть минерализованной до минерализации. ^{[ 17 ]}
Высокопоставленный хитин определяет ориентацию кристаллов. ^{[ 17 ]}
Компоненты матрицы пространственно различимы. ^{[ 17 ]}
Аморфный карбонат кальция является первой формой минерала. ^{[ 17 ]}
Как только зарождение начинается на матрице, карбонат кальция превращается в кристаллы. ^{[ 17 ]}
Пока кристаллы растут, некоторые из кислотных белков попадают в них. ^{[ 17 ]}

Кость

В кости минерализация начинается с гетерогенного раствора, имеющего ионы кальция и фосфата. Минеральные нуклеты, внутри площади отверстия коллагеновых фибрилл, в виде тонких слоев фосфата кальция , которые затем растут, чтобы занять максимальное пространство, доступное там. Механизмы отложения минералов в органической части кости все еще находятся под следствием. Три возможных предположения заключаются в том, что нуклеация происходит либо из-за осаждения раствора фосфата кальция, вызванного удалением биологических ингибиторов, либо происходит из-за взаимодействия кальций-связывающих белков. ^{[ 8 ]}

Эмбрион морского ежа

Эмбрион морского ежа широко использовался в исследованиях биологии развития. Личинки образуют сложный эндоскелет , который сделан из двух спикул . Каждая из спикул представляет собой монтеристалл минерального кальцита . Последнее является результатом трансформации аморфного како ₃ в более стабильную форму. Следовательно, в формировании личинок есть две минеральные фазы. ^{[ 21 ]}

Органический интерфейс

Общение минерала-белков с его базовыми силами адгезии участвует в ужесточении свойств минерализованных тканей. Взаимодействие в органическом интерфейсе важно, чтобы понять эти ужесточительные свойства. ^{[ 22 ]}

На границе раздела необходима очень большая сила (> 6-5 нн), чтобы вытащить молекулы белка от минерала арагона в NACRE, несмотря на то, что молекулярные взаимодействия не связаны. ^{[ 22 ]} Некоторые исследования выполняют анализ модели конечных элементов, чтобы исследовать поведение интерфейса. ^{[ 7 ]}^{[ 23 ]} Модель показала, что во время натяжения напряжение спины, которое вызвано во время пластикового растяжения материала, играет большую роль в упрочнении минерализованной ткани. Кроме того, наноразмерные неровности , которые находятся на поверхностях таблеток, обеспечивают сопротивление межламаллярному скольжению и укрепляют материал. поверхности Исследование топологии показало, что прогрессивная блокировка и упрочнение таблеток, которые необходимы для распространения больших деформаций по большим объемам, произошли из -за волнистости таблеток. ^{[ 23 ]}

Больные минерализованные ткани

У позвоночных минерализованные ткани развиваются не только посредством нормальных физиологических процессов, но и могут участвовать в патологических процессах. Некоторые больные области, которые включают появление минерализованных тканей, включают атеросклеротические бляшки, ^{[ 24 ]}^{[ 25 ]} Опухолевой кальциноз , ювенильный дерматомиозит , почечные и слюнные камни . Все физиологические отложения содержат минеральный гидроксиапатит или один аналогичный ему. Методы визуализации, такие как инфракрасная спектроскопия, используются для предоставления информации о типе минеральной фазы и изменениях минеральной и матричной составы, участвующих в заболевании. ^{[ 3 ]} Кроме того, кластичные клетки - это клетки, которые вызывают резорбцию минерализованной ткани . Если существует дисбаланс кластиной клетки, это нарушает резорбную активность и вызовет заболевания. Одно из исследований, связанных с минерализованными тканями в стоматологии, находится на минеральной фазе дентина , чтобы понять его изменение при старении. Эти изменения приводят к «прозрачному» дентину, который также называется склеротическим. Было показано, что механизм «растворения и повторного осаждения» правляет образование прозрачного дентина. ^{[ 26 ]} Причины и лекарства этих состояний можно найти из дальнейших исследований о роли вовлеченных минерализованных тканей.

Биоинспиренные материалы

Природные структурные материалы, содержащие твердые и мягкие фазы, расположенные в элегантных иерархических многомасштабных архитектурах, обычно демонстрируют комбинацию превосходных механических свойств . Например, многие природные механические материалы ( кость , норм , зубы , шелк и бамбук ) являются легкими, сильными, гибкими, жесткими, устойчивыми к переломам и самоунитчиком. Общий базовый механизм, лежащий в основе таких передовых материалов, заключается в том, что высоко ориентированные жесткие компоненты придают материалам большую механическую прочность и жесткость , в то время как мягкая матрица «клей» жесткие компоненты и передает им напряжение. Кроме того, контролируемая пластическая деформация мягкой матрицы во время перелома обеспечивает дополнительный механизм ужесточения. Такая распространенная стратегия была усовершенствована самой природой за миллионы лет эволюции, что дало нам вдохновение для создания следующего поколения структурных материалов. Есть несколько методов, используемых для имитации этих тканей. Некоторые из текущих методов описаны здесь. ^{[ 1 ]}^{[ 27 ]}

Крупномасштабные материалы

Крупномасштабная модель материалов основана на том факте, что отклонение трещин является важным механизмом ужесточения NACRE. Это отклонение происходит из -за слабых интерфейсов между арагонитской плиткой. Системы на макроскопических масштабах используются для имитации интерфейсов этой недели с слоистыми композитными керамическими таблетками, которые удерживаются вместе слабым интерфейсом «клей». Следовательно, эти крупномасштабные модели могут преодолеть хрупкость керамики. Поскольку другие механизмы, такие как блокировка таблеток и распространение повреждений, также играют роль в жесткости NACRE, другие модели, вдохновленные волнистостью микроструктуры NACRE, также были разработаны в больших масштабах. ^{[ 1 ]}

Биомиметическая минерализация

Все твердые материалы у животных достигаются путем процесса биоминерализации - выделенные клетки осаждают минералы в мягкую полимерную (белковую) матрицу для укрепления, затвердевания и/или ее жесткости. Таким образом, биомиметическая минерализация является очевидным и эффективным процессом для построения синтетических материалов с превосходными механическими свойствами. Общая стратегия начинается с органических каркасов с ионсвязывающими сайтами, которые способствуют гетерогенному зарождению. Затем локализованная минерализация может быть достигнута путем контролируемого ионного перенасыщения на этих ионных сайтах. В таком составном материале минеральный функционирование как высокопрочный и устойчивый к эрозии поверхностному слою. В то время как мягкие органические каркасы обеспечивают жесткую нагрузку для размещения чрезмерных штаммов.

Шаблон льда/замораживание

Ледяное искушение/ замораживание -это новый метод, который использует физику формирования льда для разработки слоистого гибридного материала. В частности, керамические суспензии направленно заморожены в условиях, предназначенных для содействия образованию пластинчатых кристаллов льда , которые вытесняют керамические частицы по мере их роста. После сублимации воды это приводит к словному однородному керамическому каркасу, которое, архитектурно, является негативной копией льда. Затем каркас может быть заполнен второй мягкой фазой, чтобы создать твердый слоистый композит. Эта стратегия также широко применяется для построения других видов материалов для биоинтипта, таких как чрезвычайно прочные и жесткие гидрогели , ^{[ 28 ]} Металлические/керамические и полимерные/керамические гибридные биомиметические материалы с тонкими пластинчатыми или кирпичными архитектурами. «Кирпичный» слой чрезвычайно сильный, но хрупкий и мягкий «растворный» слой между кирпичами генерирует ограниченную деформацию, что позволяет облегчить локально высокие напряжения, а также обеспечивает пластичность без слишком большой потери силы.

Аддитивное производство

Аддитивное производство охватывает семейство технологий, которые опираются на компьютерные конструкции, чтобы создать структуры слой за слоем. ^{[ 29 ]} В последнее время было построено много материалов с биоинспирацией с элегантными иерархическими мотивами с функциями, варьирующимися от десятков микрометров до одного субмикрометра. Следовательно, трещина материалов может произойти и распространяться в микроскопическом масштабе, что не приведет к разрушению всей структуры. Тем не менее, трудоемкое производство иерархических механических материалов, особенно на нано- и микромасштабных, ограничивало дальнейшее применение этого метода при крупномасштабном производстве.

Слой по сложному осаждению

Осаждение слоя за слоем-это метод, который, как предполагалось по его названию, состоит из сборки слоя за слоем для изготовления многослойных композитов, таких как NACRE. Некоторые примеры усилий в этом направлении включают чередующиеся слои твердых и мягких компонентов TIN/PT с системой ионной луча . Композиты, сделанные этим методом последовательного осаждения, не имеют сегментированной слоистой микроструктуры. Таким образом, была предложена последовательная адсорбция для преодоления этого ограничения и состоит из многократного адсорбирующих электролитов и промывки таблеток, что приводит к многослойным. ^{[ 1 ]}

Осаждение тонкопленки: микрофорабрированные структуры

Тонкопленочное осаждение фокусируется на воспроизведении кросс-ламеллярной микроструктуры раковины вместо того, чтобы имитировать слоистую структуру NACRE с использованием микроэлектронных механических систем (MEMS) . Среди оболочек Mollusk оболочка раковины имеет самую высокую степень структурной организации. Минеральный арагон и органический матрицу заменяются полисиликоном и фоторезистом . Технология MEMS неоднократно откладывает тонкую кремниевую пленку. Интерфейсы вытягиваются реактивным ионным травлением, а затем заполнены фоторезистом . Есть три фильма, снятые последовательно. Несмотря на то, что технология MEMS является дорогой и более трудоемкой, существует высокая степень контроля над морфологией, и может быть сделано большое количество образцов. ^{[ 1 ]}

Самосборка

Метод самосборки пытается воспроизводить не только свойства, но и обработку биокерамики . В этом процессе сырье легко доступно в природе для достижения строгого контроля зарождения и роста. Это зарождение происходит на синтетической поверхности с некоторым успехом. Техника происходит при низкой температуре и в водной среде. Самосборные пленки образуют шаблоны, которые влияют на зарождение керамических фаз. Недостатком этой техники является его неспособность сформировать сегментированную многослойную микроструктуру. Сегментация является важным свойством NACRE, используемого для отклонения трещин керамической фазы, не разрушая ее. Как следствие, этот метод не имитирует микроструктурные характеристики NACRE за слоистой органической/неорганической слоистой структурой и требует дальнейшего изучения. ^{[ 1 ]}

Будущее

Различные исследования увеличили прогресс в достижении минерализованных тканей. Тем не менее, до сих пор неясно, какие микро/наноструктурные особенности важны для материалов этих тканей. Также конститутивные законы по различным путям загрузки материалов в настоящее время недоступны. Для NACRE роль некоторых нанограмм и минеральных мостов требует, чтобы дальнейшие исследования были полностью определены. Успешное биомимирование раковины Mollusk будет зависеть от получения дальнейших знаний обо всех этих факторах, особенно отбора влиятельных материалов в характеристиках минерализованных тканей. Также конечная техника, используемая для искусственного воспроизводства, должна быть как экономически эффективным, так и масштабируемым промышленным. ^{[ 1 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с ^Т ^в ^v ^В ^х Espinosa, HD; Rim, je; Barthelat, F.; Buehler, MJ (2009). «Слияние структуры и материала в неровных и костях - перспективы на биомиметических материалах de novo». Прогресс в области материаловедения . 54 (8): 1059–1100. doi : 10.1016/j.pmatsci.2009.05.001 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с ^Т ^в Бартелат, Ф. (2007). «Биомиметика для материалов следующего поколения». Философские транзакции Королевского общества Лондона. Серия A, математические и физические науки . 365 (1861): 2907–2919. Bibcode : 2007rspta.365.2907b . doi : 10.1098/rsta.2007.0006 . PMID 17855221 . S2CID 2184491 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Боски, А.; Мендельсон Р. (2005). «Инфракрасная спектроскопическая характеристика минерализованных тканей» . Вибрационная спектроскопия . 38 (1–2): 107–114. doi : 10.1016/j.vibspec.2005.02.015 . PMC 1459415 . PMID 16691288 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Глимчер М. (1959). «Молекулярная биология минерализованных тканей с особой ссылкой на кость». Обзоры современной физики . 31 (2): 359–393. Bibcode : 1959rvmp ... 31..359G . doi : 10.1103/revmodphys.31.359 .
^ Лаборатория биомиметических материалов
^ Barthelat, F.; Espinosa, HD (2007). «Экспериментальное исследование деформации и перелома Nacre -Mother of Pearl». Экспериментальная механика . 47 (3): 311. DOI : 10.1007/S11340-007-9040-1 . S2CID 16707485 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Barthelat, fo; Li, CM; Comi, C.; Espinosa, HD (2006). «Механические свойства компонентов NACRE и их влияние на механические характеристики». Журнал исследований материалов . 21 (8): 1977. Bibcode : 2006JMATR..21.1977b . doi : 10.1557/jmr.2006.0239 . S2CID 4275259 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Fratzl, P.; Fratzl-Zelman, N.; Klaushofer, K.; Vogl, G.; Коллер К. (1991). «Зарождение и рост минеральных кристаллов в костях, изученных с небольшим углом рентгеновского рассеяния». Кальцифицированная ткани Интернешнл . 48 (6): 407–13. doi : 10.1007/bf025556454 . PMID 2070275 . S2CID 7104547 .
^ Налла, Р.; Kruzic, J.; Ричи Р. (2004). «О происхождении жесткости минерализованной ткани: микротрещивание или мостика трещины?». Кость . 34 (5): 790–798. doi : 10.1016/j.bone.2004.02.001 . PMID 15121010 .
^ Ойен, М. (2006). «Твердость наноиндентации минерализованных тканей». Журнал биомеханики . 39 (14): 2699–2702. doi : 10.1016/j.jbiomech.2005.09.011 . PMID 16253265 .
^ «Новая методика визуализации минерализованных фибрилл на поверхностях перелома трабекулярной кости бычьей трабекулярной кости с помощью атомной силовой микроскопии» (PDF) . Получено 2010-08-14 .
^ Кавасаки, К.; Suzuki, T.; Вайс, К. (2004). «Генетическая основа для эволюции минерализованной ткани позвоночных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (31): 11356–11361. Bibcode : 2004pnas..10111356K . doi : 10.1073/pnas.0404279101 . PMC 509207 . PMID 15272073 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Barthelat, F.; Тан, ч.; Zavattieri, P.; Li, C.; Espinosa, H. (2007). «О механике перламутра: ключевая особенность материальной иерархической структуры». Журнал механики и физики твердых тел . 55 (2): 306. Bibcode : 2007jmpso..55..306b . doi : 10.1016/j.jmps.2006.07.007 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Прадхан, Шашиндра (18 июля 2012 г.). «Структурная иерархия контролирует деформационное поведение коллагена». Биомакромолекулы . 13 (8): 2562–2569. doi : 10.1021/bm300801a . PMID 22808993 .
^ Катти, Калпана (5 октября 2005 г.). "Почему Nacre такой сильный и жесткий?" Полем Материаловая и инженерия c . 26 (8): 1317–1324. doi : 10.1016/j.msec.2005.08.013 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон Hellmich, C.; Ulm, FJ (2002). «Микромеханическая модель ультраструктурной жесткости минерализованных тканей». Журнал инженерной механики . 128 (8): 898. doi : 10.1061/(ASCE) 0733-9399 (2002) 128: 8 (898) .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я Аддади, Л.; ДЖОСТЕР, Д.; Nudelman, F.; Вейнер С. (2006). «Формирование оболочки Mollusk: источник новых концепций для понимания процессов биоминерализации». Химия: европейский журнал . 12 (4): 980–987. doi : 10.1002/chem.200500980 . PMID 16315200 .
^ Керри, Дж.; БЕРСКОЕ, К.; Zioupos, P. (2004). «Чувствительность на выемке минерализованных тканей млекопитающих при ударе» . Труды: биологические науки . 271 (1538): 517–522. doi : 10.1098/rspb.2003.2634 . PMC 1691617 . PMID 15129962 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Meyers, M.; Лин, А.; Чен, П.; Muyco, J. (2008). «Механическая прочность на презентно: роль мягкого органического слоя». Журнал механического поведения биомедицинских материалов . 1 (1): 76–85. doi : 10.1016/j.jmbbm.2007.03.001 . PMID 19627773 .
^ «Зарождение и ингибирование образования гидроксиапатита минерализованными белками ткани» (PDF) . Получено 2010-08-14 .
^ Бениаш, E.; Aizenberg, J.; Аддади, Л.; Вейнер С. (1997). «Аморфный кальциевый карбонат превращается в кальцит во время роста личиночных личинок морского ежа» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 264 (1380): 461–465. BIBCODE : 1997RSPSB.264..461B . doi : 10.1098/rspb.1997.0066 . PMC 1688267 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Mohanty, B.; Катти, К.; Катти Д. (2008). «Экспериментальное исследование наномеханики границы раздела минерала в NACRE». Механические исследования . 35 (1–2): 17–23. doi : 10.1016/j.mechrescom.2007.09.006 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Тан, ч.; Barthelat, F.; Espinosa, H. (2007). «Эласто-вископластическая модель интерфейса для изучения конститутивного поведения NACRE». Журнал механики и физики твердых тел . 55 (7): 1410. Bibcode : 2007jmpso..55.1410t . doi : 10.1016/j.jmps.2006.12.009 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Bertazzo, S.; и др. (2013). «Наноаналитическая электронная микроскопия выявляет фундаментальную информацию о кальцификации сердечно-сосудистой ткани человека» . Природные материалы . 12 (6): 576–583. Bibcode : 2013natma..12..576b . doi : 10.1038/nmat3627 . PMC 5833942 . PMID 23603848 .
^ Миллер, JD (2013). «Сердечно -сосудистая кальцификация: орбикулярное происхождение». Природные материалы . 12 (6): 476–478. Bibcode : 2013natma..12..476m . doi : 10.1038/nmat3663 . PMID 23695741 .
^ Портер, а.; Налла, Р.; Несовершеннолетний, а.; Jinschek, J.; Kisielowski, C.; Radmilovic, V.; Кинни, Дж.; Томсия, а.; Ричи Р. (2005). «Прописывающаяся электронная микроскопия исследования минерализации при возрастном прозрачном дентинене». Биоматериалы . 26 (36): 7650–7660. doi : 10.1016/j.biomaterial.2005.05.059 . PMID 16005961 .
^ Wegst, Ulrike GK; Бай, Хао; Сайз, Эдуардо; Томсия, Антони П.; Ричи, Роберт О. (январь 2015 г.). «Структурные материалы с биоиндуацией» . Природные материалы . 14 (1): 23–36. Bibcode : 2015natma..14 ... 23w . doi : 10.1038/nmat4089 . ISSN 1476-4660 . PMID 25344782 . S2CID 263363492 .
^ Хуа, Мутиан; Ву, Шуванг; Ма, Янфэй; Чжао, Юсен; Чен, Зилин; Френкель, Имри; Стрзалка, Джозеф; Чжоу, Хуа; Чжу, Синьюань; Он, Ксимин (февраль 2021 г.). «Сильные жесткие гидрогели с помощью синергии замораживания и солирования» . Природа . 590 (7847): 594–599. Bibcode : 2021natur.590..594H . doi : 10.1038/s41586-021-03212-z . ISSN 1476-4687 . Ости 1774154 . PMID 33627812 . S2CID 232048202 .
^ Фрейзер, Уильям Э. (2014-06-01). «Металлическое аддитивное производство: обзор» . Журнал материалов и производительность . 23 (6): 1917–1928. Bibcode : 2014jmep ... 23.1917f . doi : 10.1007/s11665-014-0958-z . ISSN 1544-1024 .

Библиография

TG Bromage (1991). «Проблемы, связанные с минерализованной биологией тканей в эволюционных исследованиях человека». Человеческая эволюция . 6 (12): 165–174. doi : 10.1007/bf02435617 . S2CID 83595216 .
Neuendorf re; Saiz E.; Пирс Эй; Tomsia AP & Ro Ritchie (2008). «Адгезия между биоразлагаемыми полимерами и гидроксиапатитом: отношение к синтетическим костном материалам и тканевой инженерии» (PDF) . Acta Biomaterialia . 4 (5): 1288–1296. doi : 10.1016/j.actbio.2008.04.006 . PMID 18485842 .
Kruzic JJ & Ro Ritchie (2007). «Усталость минерализованных тканей: кортикальная кость и дентину» (PDF) . Механическое поведение биомедицинских материалов . Я (1): 3–17. doi : 10.1016/j.jmbbm.2007.04.002 . PMID 19627767 .
Belcherb Am; Хансмад П.К.; Stuckyac GD & De Morsebe (1998). «Первые шаги в использовании потенциала биоминерализации как маршрута к новым высокопроизводительным композитным материалам». Acta Materialia (аннотация). 46 (3): 733–736. doi : 10.1016/s1359-6454 (97) 00253-x .
Jäger I. & P. Fratzl (2000). «Минерализованные коллагеновые фибриллы: механическая модель с ошеломленным расположением минеральных частиц» . Биофизический . 79 (4): 1737–1746. Bibcode : 2000bpj .... 79.1737J . doi : 10.1016/s0006-3495 (00) 76426-5 . PMC 1301068 . PMID 11023882 .
Fantner GE; Hassenkam T.; Kindt JH; Ткач JC; Birkedal H.; Pechenik L.; Cutroni JA; Cidade Gag; Устойчивый GD; Morse De & Pk Hansma (2005). «Жертвы и скрытая длина рассекают энергию, когда минерализованные фибриллы отделяются во время перелома кости». Природные материалы . 4 (8): 612–616. Bibcode : 2005natma ... 4..612f . doi : 10.1038/nmat1428 . PMID 16025123 . S2CID 20835743 .
Yao W.; Ченг З.; Koester KJ; Ager JW; Балух М.; Pham A.; Chefo S.; Busse C.; Ritchie Ro & Ne Lane (2007). «Степень минерализации кости поддерживается с отдельными внутривенными бисфосфонатами у пожилых людей с дефицитом эстрогена и является сильным предиктором прочности кости» (PDF) . Кость . 41 (5): 804–812. doi : 10.1016/j.bone.2007.06.021 . PMC 3883569 . PMID 17825637 .
Накамура HK; Chiou W.-A.; Saruwatari L.; Aita H. & T. Ogawa (2005). «Микроструктура минерализованной ткани на границе раздела титановый имплантат» . Микроскопия и микроанализ . 11 : 184–185. doi : 10.1017/s143192760550833x .
U. Ripamonti (2003). «Скульптуризация архитектуры минерализованных тканей: растворимые, нерастворимые и геометрические сигналы» (PDF) . Европейские ячейки и материалы . 5 : 29–30.
MH Shamos (1965). «Происхождение биоэлектрических эффектов в минерализованных тканях». Стоматологические исследования . 44 (6): 1114–1115. doi : 10.1177/00220345650440060901 . PMID 5216237 . S2CID 45177549 .
Дж. Керри (2001). «Биоматериалы: жертвенные связи заживают кость» . Природа . 414 (6865): 699. Bibcode : 2001natur.414..699c . doi : 10.1038/414699a . PMID 11742376 . S2CID 4387468 .
Винн, О., Дес -Хоув, Х.А. и Мутви, Х. (2008). «Ультраструктура и минеральный состав трубок Serpulid (Polychaeta, Annelida)» . Зоологический журнал Линневого общества . 154 (4): 633–650. doi : 10.1111/j.1096-3642.2008.00421.x . Получено 2014-01-09 . {{cite journal}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
Винн, О. (2013). «Появление, формирование и функция органических листов в структурах минеральной трубки Serpulidae (Polychaeta, Annelida)» . Plos один . 8 (10): E75330. BIBCODE : 2013PLOSO ... 875330V . doi : 10.1371/journal.pone.0075330 . PMC 3792063 . PMID 24116035 .

[Espinosa2009-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с ^Т ^в ^v ^В ^х Espinosa, HD; Rim, je; Barthelat, F.; Buehler, MJ (2009). «Слияние структуры и материала в неровных и костях - перспективы на биомиметических материалах de novo». Прогресс в области материаловедения . 54 (8): 1059–1100. doi : 10.1016/j.pmatsci.2009.05.001 .

[Barthelat2007-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с ^Т ^в Бартелат, Ф. (2007). «Биомиметика для материалов следующего поколения». Философские транзакции Королевского общества Лондона. Серия A, математические и физические науки . 365 (1861): 2907–2919. Bibcode : 2007rspta.365.2907b . doi : 10.1098/rsta.2007.0006 . PMID 17855221 . S2CID 2184491 .

[Boskey2005-3] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Боски, А.; Мендельсон Р. (2005). «Инфракрасная спектроскопическая характеристика минерализованных тканей» . Вибрационная спектроскопия . 38 (1–2): 107–114. doi : 10.1016/j.vibspec.2005.02.015 . PMC 1459415 . PMID 16691288 .

[Glimcher1959-4] Jump up to: ^а ^{беременный} Глимчер М. (1959). «Молекулярная биология минерализованных тканей с особой ссылкой на кость». Обзоры современной физики . 31 (2): 359–393. Bibcode : 1959rvmp ... 31..359G . doi : 10.1103/revmodphys.31.359 .

[5] Лаборатория биомиметических материалов

[FBarthelat2007-6] Barthelat, F.; Espinosa, HD (2007). «Экспериментальное исследование деформации и перелома Nacre -Mother of Pearl». Экспериментальная механика . 47 (3): 311. DOI : 10.1007/S11340-007-9040-1 . S2CID 16707485 .

[FBarthelat2006-7] Jump up to: ^а ^{беременный} Barthelat, fo; Li, CM; Comi, C.; Espinosa, HD (2006). «Механические свойства компонентов NACRE и их влияние на механические характеристики». Журнал исследований материалов . 21 (8): 1977. Bibcode : 2006JMATR..21.1977b . doi : 10.1557/jmr.2006.0239 . S2CID 4275259 .

[Fratzl1991-8] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Fratzl, P.; Fratzl-Zelman, N.; Klaushofer, K.; Vogl, G.; Коллер К. (1991). «Зарождение и рост минеральных кристаллов в костях, изученных с небольшим углом рентгеновского рассеяния». Кальцифицированная ткани Интернешнл . 48 (6): 407–13. doi : 10.1007/bf025556454 . PMID 2070275 . S2CID 7104547 .

[Nalla2004-9] Налла, Р.; Kruzic, J.; Ричи Р. (2004). «О происхождении жесткости минерализованной ткани: микротрещивание или мостика трещины?». Кость . 34 (5): 790–798. doi : 10.1016/j.bone.2004.02.001 . PMID 15121010 .

[Oyen2005-10] Ойен, М. (2006). «Твердость наноиндентации минерализованных тканей». Журнал биомеханики . 39 (14): 2699–2702. doi : 10.1016/j.jbiomech.2005.09.011 . PMID 16253265 .

[11] «Новая методика визуализации минерализованных фибрилл на поверхностях перелома трабекулярной кости бычьей трабекулярной кости с помощью атомной силовой микроскопии» (PDF) . Получено 2010-08-14 .

[Kawasaki2004-12] Кавасаки, К.; Suzuki, T.; Вайс, К. (2004). «Генетическая основа для эволюции минерализованной ткани позвоночных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (31): 11356–11361. Bibcode : 2004pnas..10111356K . doi : 10.1073/pnas.0404279101 . PMC 509207 . PMID 15272073 .

[FFBarthelat2007-13] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Barthelat, F.; Тан, ч.; Zavattieri, P.; Li, C.; Espinosa, H. (2007). «О механике перламутра: ключевая особенность материальной иерархической структуры». Журнал механики и физики твердых тел . 55 (2): 306. Bibcode : 2007jmpso..55..306b . doi : 10.1016/j.jmps.2006.07.007 .

[ReferenceA-14] Jump up to: ^а ^{беременный} Прадхан, Шашиндра (18 июля 2012 г.). «Структурная иерархия контролирует деформационное поведение коллагена». Биомакромолекулы . 13 (8): 2562–2569. doi : 10.1021/bm300801a . PMID 22808993 .

[15] Катти, Калпана (5 октября 2005 г.). "Почему Nacre такой сильный и жесткий?" Полем Материаловая и инженерия c . 26 (8): 1317–1324. doi : 10.1016/j.msec.2005.08.013 .

[Hellmich2004-16] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон Hellmich, C.; Ulm, FJ (2002). «Микромеханическая модель ультраструктурной жесткости минерализованных тканей». Журнал инженерной механики . 128 (8): 898. doi : 10.1061/(ASCE) 0733-9399 (2002) 128: 8 (898) .

[Addadi2005-17] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я Аддади, Л.; ДЖОСТЕР, Д.; Nudelman, F.; Вейнер С. (2006). «Формирование оболочки Mollusk: источник новых концепций для понимания процессов биоминерализации». Химия: европейский журнал . 12 (4): 980–987. doi : 10.1002/chem.200500980 . PMID 16315200 .

[Currey2003-18] Керри, Дж.; БЕРСКОЕ, К.; Zioupos, P. (2004). «Чувствительность на выемке минерализованных тканей млекопитающих при ударе» . Труды: биологические науки . 271 (1538): 517–522. doi : 10.1098/rspb.2003.2634 . PMC 1691617 . PMID 15129962 .

[Meyers2008-19] Jump up to: ^а ^{беременный} Meyers, M.; Лин, А.; Чен, П.; Muyco, J. (2008). «Механическая прочность на презентно: роль мягкого органического слоя». Журнал механического поведения биомедицинских материалов . 1 (1): 76–85. doi : 10.1016/j.jmbbm.2007.03.001 . PMID 19627773 .

[20] «Зарождение и ингибирование образования гидроксиапатита минерализованными белками ткани» (PDF) . Получено 2010-08-14 .

[Beniash1997-21] Бениаш, E.; Aizenberg, J.; Аддади, Л.; Вейнер С. (1997). «Аморфный кальциевый карбонат превращается в кальцит во время роста личиночных личинок морского ежа» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 264 (1380): 461–465. BIBCODE : 1997RSPSB.264..461B . doi : 10.1098/rspb.1997.0066 . PMC 1688267 .

[Mohanty2007-22] Jump up to: ^а ^{беременный} Mohanty, B.; Катти, К.; Катти Д. (2008). «Экспериментальное исследование наномеханики границы раздела минерала в NACRE». Механические исследования . 35 (1–2): 17–23. doi : 10.1016/j.mechrescom.2007.09.006 .

[Tang2007-23] Jump up to: ^а ^{беременный} Тан, ч.; Barthelat, F.; Espinosa, H. (2007). «Эласто-вископластическая модель интерфейса для изучения конститутивного поведения NACRE». Журнал механики и физики твердых тел . 55 (7): 1410. Bibcode : 2007jmpso..55.1410t . doi : 10.1016/j.jmps.2006.12.009 .

[:0-24] Jump up to: ^а ^{беременный} Bertazzo, S.; и др. (2013). «Наноаналитическая электронная микроскопия выявляет фундаментальную информацию о кальцификации сердечно-сосудистой ткани человека» . Природные материалы . 12 (6): 576–583. Bibcode : 2013natma..12..576b . doi : 10.1038/nmat3627 . PMC 5833942 . PMID 23603848 .

[25] Миллер, JD (2013). «Сердечно -сосудистая кальцификация: орбикулярное происхождение». Природные материалы . 12 (6): 476–478. Bibcode : 2013natma..12..476m . doi : 10.1038/nmat3663 . PMID 23695741 .

[APoreter2005-26] Портер, а.; Налла, Р.; Несовершеннолетний, а.; Jinschek, J.; Kisielowski, C.; Radmilovic, V.; Кинни, Дж.; Томсия, а.; Ричи Р. (2005). «Прописывающаяся электронная микроскопия исследования минерализации при возрастном прозрачном дентинене». Биоматериалы . 26 (36): 7650–7660. doi : 10.1016/j.biomaterial.2005.05.059 . PMID 16005961 .

[:1-27] Wegst, Ulrike GK; Бай, Хао; Сайз, Эдуардо; Томсия, Антони П.; Ричи, Роберт О. (январь 2015 г.). «Структурные материалы с биоиндуацией» . Природные материалы . 14 (1): 23–36. Bibcode : 2015natma..14 ... 23w . doi : 10.1038/nmat4089 . ISSN 1476-4660 . PMID 25344782 . S2CID 263363492 .

[:2-28] Хуа, Мутиан; Ву, Шуванг; Ма, Янфэй; Чжао, Юсен; Чен, Зилин; Френкель, Имри; Стрзалка, Джозеф; Чжоу, Хуа; Чжу, Синьюань; Он, Ксимин (февраль 2021 г.). «Сильные жесткие гидрогели с помощью синергии замораживания и солирования» . Природа . 590 (7847): 594–599. Bibcode : 2021natur.590..594H . doi : 10.1038/s41586-021-03212-z . ISSN 1476-4687 . Ости 1774154 . PMID 33627812 . S2CID 232048202 .

[:3-29] Фрейзер, Уильям Э. (2014-06-01). «Металлическое аддитивное производство: обзор» . Журнал материалов и производительность . 23 (6): 1917–1928. Bibcode : 2014jmep ... 23.1917f . doi : 10.1007/s11665-014-0958-z . ISSN 1544-1024 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]

[ 29 ]