Le bio-métal: l'exploration du mystère métallique d'une mâchoire ancienne

Les chercheurs ont découvert un mélange fascinant de biologie et de science des matériaux dans les mâchoires d'un ancien prédateur marin, révélant des propriétés qui remettent en question les classifications traditionnelles des matériaux. Une équipe de scientifiques de la TU Wien (Université de technologie de Vienne) et de l'Université de Vienne a étudié le ver à poils Perinereis cultrifera, dont les mâchoires présentent des caractéristiques généralement associées aux métaux, ce qui les a incités à introduire le terme "bio-métal" pour décrire de tels matériaux naturels.

L'étude s'est concentrée sur les propriétés structurelles et mécaniques des mâchoires des vers à l'aide de techniques avancées telles que la nanoindentation, l'analyse chimique et l'imagerie à haute résolution. Les chercheurs ont observé que la concentration d'ions métalliques était significativement plus élevée aux extrémités des mâchoires par rapport à leurs régions centrales.

Des recherches plus poussées ont révélé une autre propriété intrigante: les mâchoires présentaient un phénomène connu sous le nom d'effet de taille de nanoindentation de Nix, Gao, couramment observé dans des métaux comme le cuivre et l'argent. Cet effet décrit comment de plus petites régions d'un matériau deviennent progressivement plus dures en raison de changements dans les niveaux de déformation à l'échelle atomique. Dans le cas des mâchoires du ver à poils, cela signifiait que les plus petites sections résistaient plus à l'indentation que les plus grandes, reflétant le comportement des métaux conventionnels. Christian Hellmich, l'un des principaux auteurs de l'étude, a souligné que si ces propriétés ressemblent à celles des métaux synthétiques, les origines biologiques du matériau le distinguaient.

Pour comprendre les mécanismes sous-jacents à ces comportements mécaniques, les chercheurs ont développé des modèles mathématiques qui simulent les interactions au niveau atomique. Ces modèles aident à expliquer comment l'arrangement des ions et des protéines dans les tissus de la mâchoire conduit aux réponses mécaniques observées.

Hellmich a mentionné que l'équipe commence tout juste à gratter la surface de ce domaine complexe, avec l'intention d'élargir leurs recherches pour inclure d'autres espèces et d'enquêter sur la relation entre les facteurs génétiques et les propriétés des matériaux.

Au fur et à mesure que l'étude se poursuit, l'équipe vise à en découvrir davantage sur les voies évolutionnaires qui ont conduit au développement de matériaux aussi sophistiqués dans la nature.Leur travail fait non seulement progresser le domaine de la biophysique, mais ouvre également de nouvelles voies d'innovation inspirées par les conceptions complexes des systèmes vivants.