企鹅贝珍珠层生物表界面ACC析出与相变及多级自组装生长

摘要

珠母贝珍珠层生物矿化作用区别于一般无机矿物矿化的显著特征是,通过生物表界面处生物大分子(蛋白质、核酸、多糖等)基因的表达与诱导,从分子水平调控生物矿物前驱体(ACC)纳米球粒的析出与相变,从而使生物矿物具有特殊的生物矿化生长结构单元和高度有序的多级微观自组装生长结构和自组装方式.迄今,就发生在企鹅贝(Pteria penguin)珍珠层生物表界面处生物大分子的调控和生物矿物前驱体的相变规律,生物矿物多级微观自组装生长行为等生物矿化问题有待深化.本文利用海南岛儋州、广东徐闻和雷州流沙镇海水珠母贝实验基地，实时开展了企鹅贝珍珠层体内生物矿化实验研究。通过AFM、FEG-SEM(EBSD)、HRTEM、FT-MIR、Raman光谱及微分干涉显微镜等分析测试方法，重点就企鹅贝珍珠层生物表界面处生物矿物前驱体的相变规律与演化过程，生物矿物分形和螺旋自组装生长行为及择优结晶取向等生物矿化问题进行深入系统的研究。纵观企鹅贝体内生物矿化作用的整个过程，企鹅贝珍珠层的形成大抵经历过：生物矿化前驱体ACC的形成，ACC球粒自发成核、迁移、聚集及相变，文石团粒纤维放射状生长，文石团簇分形自组装生长并构成多边形镶嵌基板，文石微板片以螺旋露头为中心严格按{001}择优结晶取向，并沿其结晶c轴方向呈蜷线状集群堆垛自组装生长等一系列复杂的生物矿化作用过程。