格拉納達(dá)大學(xué)(UGR)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，牡蠣能夠通過使用獨(dú)特的技術(shù)(類似于3)，通過物理(膠體)過程組織三維結(jié)構(gòu)，其結(jié)果類似于固體泡沫。 -D打印機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)使他們能夠逐頁開發(fā)其殼結(jié)構(gòu)，從而解決了翼外空間有限(將軟體動物與其殼分隔開的小空間)的問題。這項(xiàng)研究的結(jié)果已發(fā)表在享有盛譽(yù)的皇家學(xué)會接口雜志上。

牡蠣和通常的軟體動物(以及其他無脊椎動物)在一個很小的空間(小于一微米)內(nèi)形成它們的殼，該空間位于分泌殼(地幔)的生物組織和其生長表面之間。所有軟體動物中都存在的殼。這就是所謂的顱外間隙(pallium，意為地幔)。它采取非常薄的薄膜的形式，并充滿一種稱為腹腔外液體的水性液體。因此，牡蠣可以在非常小的空間內(nèi)產(chǎn)生直徑為數(shù)十個(有時數(shù)百個)微米的囊泡(空心腔)，這是非常不尋常的。

侏羅紀(jì)時期(201至1.45億年前)，牡蠣科(Gryphaeidae)是牡蠣的主要種群，盡管今天數(shù)量很少。這個家族的某些群體是在白堊紀(jì)左右專門開發(fā)出一種稱為“囊泡”的高度多孔材料。

“這種材料由充滿水性液體的囊泡制成，周圍被鈣質(zhì)壁包圍。由于它不是一種非常致密的材料，通過囊泡透鏡的交織，牡蠣形成了既堅(jiān)固又輕巧的殼。這也意味著UGR地層與古生物學(xué)系的研究人員，這項(xiàng)工作的主要作者安東尼奧·切卡教授解釋說，可以用大量的建筑材料節(jié)省厚實(shí)的貝殼，這在新陳代謝上是昂貴的。

在UGR上進(jìn)行的研究集中于這些牡蠣如何建立其囊泡層。“除其他技術(shù)外，我們還依靠UGR科學(xué)儀器中心(CIC)的微型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀對當(dāng)今的菱形牡蠣的囊泡層進(jìn)行三維重建和測量。所有結(jié)果表明，泡囊材料的拓?fù)涮匦院托袨轭愃朴诠腆w泡沫。” Checa解釋說。

乳外腔內(nèi)的乳劑

研究人員得出的結(jié)論是，牡蠣通過首先在方解石壁的液體狀前體與腔外液體之間的腔外空間內(nèi)形成乳狀液來生產(chǎn)這種材料。重要的是，泡沫(氣-液系統(tǒng))和乳液(液-液系統(tǒng))是膠體系統(tǒng)，它們遵循相同的定律并且表現(xiàn)相似。當(dāng)發(fā)生生長時，方解石的液體前體結(jié)晶，形成“氣泡”，其壁固化。然后，這些藥物在囊外空間移動的同時被合并到囊泡層中，并且在該囊泡層中，乳狀液繼續(xù)發(fā)展。

“為了使這種機(jī)制發(fā)揮作用，每個地幔細(xì)胞必須能夠(通過接觸識別)識別與之接觸的乳液的一種或多種成分(方解石或腹腔外液體的液體前體)，并繼續(xù)分泌一種或多種另一種，根據(jù)這些信息，” UGR教授說。

盡管產(chǎn)生泡沫的過程通常發(fā)生在較大的空間中，并且氣泡會立即產(chǎn)生并消失，但泡沫牡蠣已經(jīng)開發(fā)出了自己的“技術(shù)”，使他們能夠逐張地開發(fā)這些薄片，就像3-D打印機(jī)。這樣，他們解決了宮外空間的空間限制問題。因此，牡蠣的囊泡物質(zhì)處于雙重控制之下：物理的(乳狀液的自組織)和生物學(xué)的(復(fù)雜的細(xì)胞行為)。

生物體分泌的礦物質(zhì)材料種類繁多，構(gòu)成了非常有趣的生物物理問題。它們在材料科學(xué)領(lǐng)域也引起了極大的興趣，因?yàn)樗鼈兙哂凶吭降纳锪W(xué)性能(輕度，強(qiáng)度和柔韌性)，超過了其各個組成部分(基本上是碳酸鈣和有機(jī)物)的生物力學(xué)性能。因此，它們?yōu)殚_發(fā)新型高功能合成化合物提供了靈感。