3D 프린터로 이동 : 과학자들이 박테리아에서 진주로 자라며 건물이나 뼈를 만들기에 적합

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3D 프린터로 이동 : 과학자들이 박테리아에서 진주로 자라며 건물이나 뼈를 만들기에 적합

Good News Network-2019 년 4 월 27 일

로체스터 대학에서 재판

가장 강한 합성 재료는 종종 의도적으로 자연을 모방 한 것입니다.

합성 물질을 만들기위한 모델로 연구 한 한 천연 물질 과학자들은 진주 자라고도 알려진 진주층입니다.

일부 연체 동물이 생산하고 내부 껍질 층으로 사용되는 매우 견고하고 뻣뻣한 재료이기 때문에 진주의 외부 층도 포함하여 광택을냅니다.

그러나 nacre의 고유 한 특성으로 인해 합성 재료 생성에 이상적인 영감을 주지만 인공 nacre를 생산하는 데 사용되는 대부분의 방법은 복잡하고 에너지 집약적입니다.

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이제 로체스터 대학의 생물학자는 혁신적인 성분 인 박테리아를 사용하여 인공 진주층을 만드는 저렴하고 환경 친화적 인 방법을 발명했습니다. Rochester의 생물학 부교수 인 Anne S. Meyer 박사가 공동으로 만든 인공 진주는 생물학적으로 생산 된 재료로 만들어졌으며 자연 진주층의 강인함을 지니면서도 강하고 놀랍습니다.

로체스터 대학의 사진 / J. Adam Fenster

새로운 재료를 만드는 데 사용 된 방법은 의학, 공학 및 심지어 달에 건물을 건설하는 새로운 응용으로 이어질 수 있습니다.

천연 진주층의 인상적인 기계적 성질은 에너지가 재료 전체에 고르게 분산되도록하는 계층 적 계층 구조에서 발생합니다. 저널에 실린 논문에서 작은Meyer와 그녀의 동료들은이 층을 복제하기 위해 두 종류의 박테리아를 사용하는 방법을 설명합니다. 그들이 전자 현미경으로 샘플을 조사했을 때, 박테리아에 의해 생성 된 구조는 연체 동물에 의해 자연적으로 생성 된 진주층과 유사하게 층을 이루었습니다.

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마이어에서 영감을 얻은 재료는 이전에 합성 적으로 만들어졌지만,이를 만드는 데 사용되는 방법에는 일반적으로 고가의 장비, 극한 온도, 고압 조건 및 독성 화학 물질이 포함됩니다. '인공 진주층을 만드는 많은 사람들은 비 수성 용액, 유기 용제에만 용해되는 폴리머 층을 사용하며, 폐기해야하는 절차가 끝날 때이 거대한 폐기물을 가지고 있습니다.'

그러나 마이어의 실험실에서 진주층을 생산하기 위해서는 박테리아를 기르고 따뜻한 곳에 두어야합니다. 이들은 시멘트처럼 작용하기 위해 결정화 된 탄산 칼슘의 교대로 얇은 층과 점착성 폴리머를 만듭니다. 그들은 먼저 유리 또는 플라스틱 슬라이드를 가지고 박테리아가 들어있는 비이커에 넣습니다. 스포로 사르시나 페이스트리칼슘 공급원 및 요소 (배뇨로부터). 이 조합은 탄산 칼슘의 결정화를 유발합니다. 고분자 층을 만들기 위해 슬라이드를 박테리아 용액에 넣습니다. 바실러스 리체 니 포르 미스그런 다음 비이커를 인큐베이터에 두십시오.

로체스터 대학의 사진 / J. Adam Fenster

현재 약 5 마이크로 미터 두께의 탄산 칼슘 층과 폴리머 층을 만드는 데 하루가 걸립니다. Meyer와 그녀의 팀은 현재 금속과 같은 다른 재료를 진주층으로 코팅하고 두꺼운 진주층과 같은 재료를 더 빨리 만드는 새로운 기술을 찾고 있습니다.

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Meyer의 실험실에서 생산 된 진주층의 가장 유리한 특성 중 하나는 생체 적합성 – 인체가 생산하는 재료로 만들어 지거나 인간이 자연스럽게 먹을 수 있다는 것입니다. 이를 통해 진주층은 인공 뼈 및 임플란트와 같은 의료 응용 분야에 이상적입니다. 예를 들어 팔을 부러 뜨린 경우 뼈를 치료 한 후에 두 번째 수술로 제거해야하는 금속 핀을 넣을 수 있습니다. 우리의 재료로 만든 핀은 단단하고 단단하지만 제거 할 필요는 없습니다. '

에이 호크 헤어 컷

또한이 소재는 대부분의 플라스틱보다 견고하고 단단하지만, 무게가 매우 가벼워 비행기, 보트 또는 로켓과 같은 운송 차량에 특히 유용합니다. 세균성 진주층의 생산에는 복잡한 도구가 필요하지 않으며, 진주층 코팅은 화학적 열화 및 풍화로부터 보호되므로 균열 방지, 침식 제어를위한 보호 코팅 또는 문화적 유물 보존을위한 토목 공학 응용 분야 및 식품 산업에서 지속 가능한 포장재로 유용 할 수 있습니다.

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Nayer는 달과 다른 행성에 집을 짓는 데 이상적인 재료 일 수도있다. 필요한 유일한 '성분'은 우주 비행사와 작은 박테리아의 박테리아 일 것이라고 Meyer는 말했다. '달은 달 먼지에 많은 양의 칼슘을 가지고 있으므로 칼슘은 이미 존재합니다. 우주 비행사는 박테리아를 가져오고 우주 비행사는 우레아를 만듭니다. 이는 탄산 칼슘 층을 만들기 시작하는 데 필요한 유일한 것입니다. '

진주 보석 소유자가 알고 있듯이 진주 자체는 이상적인 구조 재료로서의 특성을 뛰어 넘어 매우 아름답습니다. 누가 세상에서 조금 더 아름다움을 원하지 않습니까?

(손목 시계 아래 교육 비디오)


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