os pesquisadores detalham suas descobertas em um artigo publicado em 5 de junho na revista Matter.Criaturas do mar profundo desenvolveram algumas adaptações fascinantes, tais como bioluminescência, olhos que podem ver com pouca luz, e bocas que podem engolir presas muito maiores. Algumas espécies, como o peixe-dragão de profundidade (Aristostomias scintillans), têm dentes transparentes.
“é uma adaptação que, ao nosso conhecimento, ainda não foi explorada em detalhes”, disse Audrey Velasco-Hogan, uma estudante de doutorado em Ciências de materiais na UC San Diego Jacobs School of Engineering e primeira autora do estudo. “Estudando por que esses dentes são transparentes, podemos entender melhor os organismos do mar profundo como o peixe-dragão e as adaptações que eles evoluíram para viver em seus ambientes.”
dentes transparentes, juntamente com um corpo escuro, tornam o peixe-dragão essencialmente invisível à sua presa, explicou Velasco-Hogan. Devido a esta camuflagem, os peixes-dragão estão entre os principais predadores do mar profundo, apesar de serem pequenos (medindo cerca de 15 centímetros de comprimento) e relativamente lentos.
” eles passam a maior parte do seu tempo sentados com suas mandíbulas abertas, esperando por algo para vir. Seus dentes são sempre expostos, por isso é importante que sejam transparentes para que não reflitam ou dispersem qualquer luz bioluminescente do ambiente”, disse Velasco-Hogan.
Para resolver os mistérios do dragonfish do dentária disfarçar, pesquisadores de imagem e analisados os nanostructure dos dentes utilizando uma combinação de microscopia eletrônica, focada feixe de íons e nanoindentation testes. Eles descobriram que os dentes têm características únicas tanto em sua camada externa como esmalte e camada dentina interna.
a camada semelhante ao esmalte consiste em nanocristais hidroxiapatitas estruturados de uma forma que impede a luz de dispersar ou refletir fora da superfície dos dentes. A camada dentina também está estruturada de forma particular. Falta canais microscópicos chamados túbulos dentinos, que são o que dá aos dentes dos humanos e outros animais a sua cor. A ausência de túbulos também é responsável por tornar os dentes de peixe-dragão transparentes.Tipicamente, os dentes não são nanoestruturados. E eles tendem a ter características microscópicas, como túbulos dentinos. De uma perspectiva de materiais, é realmente interessante ver que os dentes de peixe-dragão têm arquiteturas que nós não vemos em outros”, disse Velasco-Hogan.
“também acho fascinante como existem semelhanças fundamentais entre materiais no laboratório e na natureza”, acrescentou. “Experimentalmente, sabemos que a maneira de tornar um material transparente é reduzindo seu tamanho de grão para torná-lo nanoestruturado. Então ver que é também assim que a natureza está realizando a transparência é um paralelo interessante.”
interdisciplinary team work
Velasco-Hogan was part of an interdisciplinary team of researchers who were the first to study the dragonfish teeth in detail. Velasco-Hogan imitou os dentes, caracterizou sua transparência e estudou suas propriedades mecânicas. Ela trabalhou sob a direção de Marc Meyers, um professor nos departamentos de nanoengenharia e Engenharia Mecânica e Aeroespacial na UC San Diego.
“o Meu grupo está sempre em busca de novos materiais na natureza para estudar”, disse Meyers, cuja pesquisa se concentra na biomimética. “E as colaborações interdisciplinares são uma parte fundamental do nosso trabalho. Quando reunimos cientistas de diferentes origens, podemos avançar o conhecimento em nossas áreas de maneira que um único laboratório não poderia fazer sozinho.”
they collaborated with Dimitri Deheyn, a marine biologist at the Scripps Institution of Oceanography at UC San Diego who researches bioluminescence and biomimicry. Deheyn sugeriu a ideia para o estudo, coletou os espécimes, realizou experimentos de imagem e caracterizou a transparência dos dentes.
“tirar partido dos organismos de adaptação final mostram a ambientes específicos sempre foi um motor para a inovação tecnológica, e o peixe-dragão não é exceção a isso”, disse Deheyn. “Ainda há claramente uma ampla inspiração para se reunir a partir do peixe-dragão e da natureza em geral, e esta interceptação entre biologia e engenharia através da biomimicry é claramente um caminho lucrativo para inovações sustentáveis.”
the team also involved the lab of Eduard Arzt, Director of the Leibniz Institute for New Materials (INM) in Saarbrücken, Germany. Marcus Koch, que é chefe de Análise Física na INM, analisou a nanoestrutura dos dentes com um microscópio eletrônico especializado. Birgit Nothdurft, um técnico na Divisão de Análise Física no INM, realizou uma preparação altamente especializada dos espécimes.Este trabalho foi apoiado pelo Gabinete de Investigação da Força Aérea (subvenções FA9550-15-0009 e FA9550).-10-1-0555), a Fundação Alemã Humboldt, e a Biomimicry for Emerging Science and Technology Initiative.