Científicos lograron describir que los defectos estructurales del nácar autoensamblado se atraen y anulan entre sí, lo que finalmente conduce a una estructura periódica perfecta
Los moluscos construyen conchas para proteger sus tejidos blandos de los depredadores. El nácar, también conocido como madreperla, tiene una estructura intrincada y muy regular que lo convierte en un material increíblemente fuerte. Dependiendo de la especie, puede alcanzar decenas de centímetros de longitud.
No importa su tamaño. Cada nácar está construido de materiales depositados por una multitud de células individuales en múltiples lugares diferentes al mismo tiempo. Hasta ahora se desconocía cómo surgía exactamente esta estructura altamente periódica y uniforme del desorden inicial.
La formación del nácar comienza sin coordinación con las células depositando el material simultáneamente en diferentes lugares. De esta manera la estructura temprana es muy irregular y llena de defectos.
«Al principio, el tejido mineral-orgánico en capas está lleno de defectos estructurales que se propagan a través de varias capas como una hélice. De hecho, se parecen a una escalera de caracol, con orientación tanto para diestros como para zurdos», explicó Ígor Zlótnikov, líder del grupo de investigación del Centro de Bioingeniería Molecular de la Universidad Técnica de Dresde.
Sin embargo, el nácar maduro tiene una estructura regular y uniforme sin defectos.
Los investigadores del grupo Zlótnikov colaboraron con la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF) de Grenoble para observar muy detalladamente la estructura interna del nácar temprano y maduro. Utilizando la nano-tomografía holográfica de rayos X basada en el sincrotrón, los investigadores pudieron capturar el crecimiento del nácar a lo largo del tiempo.
El nácar es una estructura extremadamente fina, con características orgánicas por debajo de los 50 nm de tamaño», señaló Zlótnikov al detallar que los investigadores lograron visualizar el nácar en tres dimensiones.
«La combinación de plaquetas inorgánicas densas en electrones y altamente periódicas con delicadas y delgadas interfaces orgánicas hace que el nácar sea una estructura desafiante para la imagen. La imagen criogénica nos ayudó a obtener el poder de resolución que necesitábamos», explicó Alexandra Pacureanu del grupo de Nanoprobe de rayos X de la ESRF.
Para analizar los datos los investigadores desarrollaron un algoritmo de segmentación utilizando redes neuronales y lo entrenaron para separar diferentes capas de nácar.
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