biomineralizare

Biomineralizare este procesul prin care organismele vii produc minerale pentru a forma structuri durabile, cum ar fi oasele, dinții, cochiliile sau exoscheletele. În mod obișnuit, mineralizarea rezultă dintr-un produs compozit, în care componente organice (proteine, carbohidrați) se combină cu materiale anorganice (calciu, fosfați, silice) pentru a obține proprietăți precum rezistența mecanică și duritatea.

Există două strategii principale ale biomineralizării. Biomineralizarea controlată este atunci când organismul determină nuclearea, creșterea cristalelor și localizarea mineralelor, deseori prin matrice organice, enzime și proteine speciale care dirijează formarea mineralelor în spații bine definite. Biomineralizarea indusă biologic apare atunci când schimbările metabolice sau mediul local (pH-ul, concentrațiile de ioni) promovează precipitația mineralelor fără un control direct asupra nucleării.

Mineralele produse variază între organisme. La vertebrate, osul conține hidroxiapatită, în timp ce smalțul dinților este, în principal, fluorapatită; la nevertebrate, cochiliile pot fi alcătuite din carbonat de calciu (aragonită sau calcit) sau din materiale organice întărite; diatele produc pereți celulari de silice; în unele bacterii, magnetita formează structuri utilizate la orientare. Biomineralizarea este adesea însoțită de matrice proteice specifice, care conferă organizare la scară nanometrică și îmbunătățesc proprietățile mecanice.

Impact și cercetare: biomineralizarea inspiră dezvoltarea de materiale bioinspirate cu proprietăți mixte, cum ar fi duritatea și rezistența la fisuri. În biomedicină, paleobiologie și geobiologie se studiază originea, evoluția și funcțiile mineralelor biologice, precum și mecanismele genetice și biochimice care le controlează.