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珍珠层

贝壳硬蛋白形成的结构
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珍珠层,利用X射线衍射(XRD)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)观察,由文石晶体与有机基质交错排列而成,呈现出规整有序的“砖墙”式结构。产生这种珍珠的珠母贝内侧也具有与此相同的结构。通常将这种碳酸钙与贝壳硬蛋白形成的结构称为珍珠层。
中文名
珍珠层
外文名
(hypostracum)
特    征
文石晶体与有机基质交错排列而成
释    义
贝壳硬蛋白形成的结构

有关解释

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“珍珠层”在工具书中的解释
珍珠层
珍珠层又称壳底。软体动物(如蚌等)贝壳最内层的结构,通常富有光泽,折光反射强。
“珍珠层”在学术文献中的解释
珍珠层是指充填于碳酸钙叠层缝隙间的被称为贝壳硬蛋白的蛋白质。其结构关系类似于砌墙的砖与水泥。产生这种珍珠的珠母贝内侧也具有与此相同的结构。通常将这种碳酸钙与贝壳硬蛋白形成的结构称为珍珠层。

结构特征

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珍珠层光泽
珍珠层光泽贝壳珍珠层层间都含有C、Ca、N、O这四种元素,还有少量的S元素,有机质元素含量为C(6 7.5 0 ),O(17.6 8),N(14 .2 4 ) ,S(0 .5 8)at%。层间断口处有机物均匀存在于断口两侧,裂纹在有机物中的路径是曲折的,有利于增韧。对应于珍珠层力学性能随死亡期的变化,层间有机物随死亡期的延长其成份也有所变化。主要成分为碳酸钙和壳质素。由外套膜的整个外表皮细胞层分泌形成,并随动物生长而增厚。珍珠与珍珠层同源同质,系由外物(如砂粒、寄生虫、外套碎片等)侵入贝壳内,刺激外套膜使上皮增生,分泌珍珠质沉积于外物表面而形成。
天然生物材料的组织结构特征及其与性能间的关系研究对于材料的仿生设计有重要意义。珍珠层相邻片层凹凸镶嵌互补,多边形文石晶体是由纳米级颗粒构成的多晶体。裂纹偏转,有机物桥联,纤维拔出,小孔聚结等多种增韧机制在裂纹扩展过程中协同作用,都源自珍珠层独特的微观结构,并提出片层的球冠型结构是导致珍珠层具有超常韧性的机制之一。

研究现状

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显微镜观察
显微镜观察贝壳珍珠层特殊的组装方式在仿生材料方面不断取得研究进展,认为选择合适的有机物,使其自组装成各种超分子结构作为无机物沉积的模板,是仿生合成的关键. 科学发展对珍珠层中蛋白质及蛋白质对碳酸钙结晶控制作用的研究得出珍珠层中含各种各样的功能蛋白质,不同种类动物形成的珍珠层中所含的主要蛋白质种类不同,它们各自独有自已的结构和功能。蛋白质对珍珠层中无机相的成核、结晶、形貌等的控制作用明显存在,但是,体外的仿生矿化实验不能复制珍珠层中无机相的形貌,这种控制作用的详细机理仍不清楚,人们对其认识还处于初步的阶段。
珍珠层中文石晶体的择优取向是珍珠层具有优异力学性能的重要原因之一,通过对三角帆蚌贝壳珍珠层的X射线衍射研究,表明珍珠层除存在公认的(002 )面网平行珍珠层面的强烈定向文石晶体外,还有强烈的(012 )面网平行珍珠层面的亲新定向文石晶体,且在同一贝壳的不同位置,该两种取向的择优取向度变化较大,充分说明了珍珠层结构的不均匀性。

形成机理

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纳米材料
纳米材料模仿珍珠层结构,采用蒸发诱导自组装的方法,在石英片表面制备了聚三缩丙二醇双丙烯酸酯(PTPG-DA)/SiO2纳米复合薄膜,采用FT-IR、XRD和TEM等分析技术对薄膜结构进行了表征,测试了其摩擦力学行为,并初步讨论了纳米复合薄膜的形成机理。结果表明,所制备的薄膜具有有机/无机有序交替的层状纳米复合结构,其聚合前的层间距为2.65 nm,聚合后的层间距为2.35 nm。聚合后的纳米复合薄膜具有较好的减摩性能。 将珍珠层研制成珍珠粉作为生物钙源添加剂添加于乳酸发酵液中,以间歇振荡、振荡和静置发酵的方法使珍珠层粉中的生物钙游离出来,并用EDTA容量法检测其分解效果。结果表明,珍珠层粉中的钙能随着乳酸发酵而逐步溶解,间歇振荡的发酵方法优于其它两种发酵方法。

应用领域

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珍珠层粉珍珠层粉(pearl toffee)就是珍珠贝内壁磨成粉。《本草纲目》里称其为真珠,“气味甘,无毒,涂面令人润泽好颜色,除面痘,解痘疗毒”;珍珠层粉是贝壳里面那一层灰白色有一定光泽的膜刮下来磨成的粉,珍珠层粉本身的成本很低,为了获得珍珠层,必须去掉贝壳外面的角质层和中间的棱柱层(共碳酸钙为方解石结构),最理想的方法是使用物理方法磨去外层和中层作为原料,但那样做的话,会让层粉的成本增加许多,所以按实际的情况是:很多工厂仅用强碱性物质NaOH等去掉外面的角质层后粉碎,用这些成本低廉的方法得到的珍珠层粉,其成份很容易被破坏掉,药用价值会大大折扣。 珍珠层粉是培育珍珠的珠蚌(贝壳)的内层磨成的粉,珍珠层粉与珍珠粉是同源,所含成份与珍珠相同,主要是钙,多种氨基酸和少量微量元素,其中所含有的角壳蛋白有人体不能合成的单元氨基酸。