Electron micrograph of abalone shel

Electron micrograph of abalone shell
Consider the case of the common banana slug. You might not think the slug could be a boon to science. But UW bioengineering professors Pedro Verdugo and Christopher Viney, together with zoology professor Ingrith Deyrup-Olsen, have been studying the properties of slug mucus, and have found it's quite a remarkable substance. Slugs use it for protection and as a sort of slithery railway for transportation. Previously, researchers thought that at the molecular level, slug slime was like a bowl of spaghetti--the more tangled the strands, the thicker the mucus. But in 1993, Verdugo and Viney showed that slug mucus is not random; it is a highly organized polymeric material. Furthermore, when secreted, the polymer absorbs water extremely rapidly—up to 100 times its initial volume. footnote 1 "Add water and stir" takes on explosive proportions when it comes to mucus.

The UW researchers discovered that the thickness of mucus in general is controlled by the swelling of the polymer network, and that swelling, in turn, is governed by the saltiness of the water it picks up. This discovery was the first direct link between thick mucus and the defective transport of chloride ion that are both characteristic of the disease cystic fibrosis. footnote 2

Deyrup-Olsen has been studying the basic mechanisms by which slug mucus is secreted. The slug cells cleverly package up the mucus in granules, coating the mucus with a layer of cell membrane material, thereby keeping it dry until it is well outside the cell. Then these packets break open (apparently upon contact with extracellular ATP), exposing the mucus to water.

The researchers foresee many potential applications of slug slime technology in materials science and bioengineering: new drug delivery systems, pollutant traps for sewage treatment plants, and water-based lubricants, for example.

UW materials science and engineering professor Mehmet Sarikaya describes another avenue of exploration in the burgeoning field of biomimetics. The abalone, for instance, produces a shell so tough it can be run over by a truck without breaking. The organism manufactures its beautiful and lustrous abode in the most benign of conditions: at sea-water temperature, using readily available starting materials--mainly calcium carbonate, or chalk. Studying the structure under an electron microscope, Sarikaya and colleagues have discovered that the part of the shell called nacrethe shiny inner "mother-of-pearl"is made of thin layers of laminate. Tiny stacks of overlapping, six-sided calcium carbonate "bricks" are bound together by a mortar of protein and sugars. The structure is as much as 30 times stronger than calcium carbonate made in the laboratory. footnote 3 Sarikaya and former UW professor Ilhan Aksay, now at Princeton, initiated a project with medical geneticist Clement Furlong and microbiologist James Staley to develop techniques of artificially "growing" novel materials patterned after the way an abalone produces its shell.

Viney and colleagues have brought their expertise in liquid crystals to bear on the subject of silk spun by spiders and silkworms. Liquid crystals are liquids in a highly ordered state, something between a liquid and a solid crystal. They are most familiar as the display screens for digital watches.

In a 1991 paper published in the scientific journal Nature , Viney and colleagues reported that spider silk owes its exceptional strength to temporarily becoming a liquid crystal. The researchers found that as the spider secretes its silk, molecules in the droplets align themselves in rod-like structures, passing through a semi-ordered liquid crystal phase. The resultant solid material can support far more weight for its size than steel. Can new bulletproof fabrics and stronger suspension bridges be far away?

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บอร์ดอิเล็กตรอนของเปลือกหอยเป๋าฮื้อพิจารณากรณีของบุ้งกล้วยทั่วไป คุณไม่อาจคิดว่า บุ้งอาจจะเป็นประโยชน์กับวิทยาศาสตร์ แต่ขอบคุณอาจารย์การ bioengineering Verdugo เปโดรและคริสโตเฟอร์ Viney ร่วมกับศาสตราจารย์สัตววิทยา Ingrith Deyrup-Olsen ได้รับการศึกษาคุณสมบัติของเมือกบุ้ง และได้พบว่า มันเป็นค่อนข้างโดดเด่นสาร Slugs ใช้ สำหรับป้องกัน และ เป็นจัดเรียงของ slithery รถไฟขนส่ง ก่อนหน้านี้ นักวิจัยคิดว่า ในระดับโมเลกุล บุ้งเมือกเช่นชามสปาเกตตี - พันขึ้นเส้น เมือกที่หนา แต่ในปี 1993, Verdugo และ Viney พบว่า เมือกบุ้งไม่สุ่ม มันเป็นวัสดุโพลีเมอร์จัดระเบียบอย่างมาก นอกจากนี้ เมื่อหลั่ง ลิเมอร์ดูดซับน้ำมากอย่างรวดเร็ว — สูงถึง 100 เท่าของปริมาตร ด 1 "เพิ่มน้ำ และกวน" ใช้เวลาในสัดส่วนที่ระเบิดเมื่อมันมาถึงเมือกปราบนักวิจัยค้นพบว่า ความหนาของเมือกโดยทั่วไปจะถูกควบคุม โดยอาการบวมของเครือข่ายพอลิเมอร์ และว่า อาการบวม ในทางกลับกัน อยู่ภายใต้ความเค็มของน้ำที่รับ ค้นพบนี้ถูกเชื่อมโยงโดยตรงครั้งแรกระหว่างการขนส่งที่ชำรุดของคลอไรด์ไอออนที่มีทั้งลักษณะของโรคโรคปอดเรื้อรังและเมือกหนา เชิงอรรถที่ 2Deyrup Olsen ได้รับการศึกษากลไกพื้นฐาน โดยบุ้งซึ่งจะหลั่งเมือก เซลล์บุ้งแพคเกจขึ้นเมือกในเม็ด เคลือบ ด้วยชั้นของเยื่อหุ้มเซลล์วัสดุ จึงทำให้มันแห้งจนกว่าจะพร้อมภายนอกเซลล์เมือกอย่างชาญฉลาด แล้ว แพคเก็ตเหล่านี้ทำลายเมือกน้ำเปิดเผยเปิด (เห็นได้ชัดเมื่อสัมผัสสาร ATP),นักวิจัยคาดหวังการใช้งานที่มากมายของบุ้งเมือกเทคโนโลยีวัสดุศาสตร์และ bioengineering: ระบบนำส่งยาใหม่ มลพิษ traps สำหรับโรงบำบัดน้ำเสีย และน้ำหล่อลื่น ตัวอย่างเช่นUW วัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ศาสตราจารย์เม Sarikaya อธิบายสำรวจในฟิลด์แทร็กซู biomimetics ออฟอีก หอยเป๋าฮื้อ เช่น ผลิตเชลล์ยากดังนั้นมันสามารถทำงาน โดยรถบรรทุกโดยไม่ทำลาย สิ่งมีชีวิตผลิตพำนักสวยงาม และเงาในใจดีเงื่อนไข: ที่อุณหภูมิน้ำทะเล ใช้พร้อมวัสดุเริ่มต้น - ส่วนใหญ่เป็นแคลเซียมคาร์บอเนต หรือชอล์ก ศึกษาโครงสร้างภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน Sarikaya และเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบว่า ส่วนของเปลือกที่เรียกว่า nacrethe เงาภายใน "หอยมุก" ที่ทำจากชั้นบางของลามิเนต กองเล็ก ๆ ซ้อนทับ หกเหลี่ยมแคลเซียมคาร์บอเนต "อิฐ" ถูกผูกไว้ด้วยกัน โดยปูนของโปรตีนและน้ำตาล โครงสร้างมีมากถึง 30 ครั้งดีกว่าแคลเซียมคาร์บอเนตที่ทำในห้องปฏิบัติการ ด 3 Sarikaya และอดีตศาสตราจารย์ UW เขียน Aksay ตอนนี้ที่ Princeton เริ่มโครงการแพทย์ geneticist เฟอร์ลองปาปาเคลเมนต์และ microbiologist Staley เจมส์พัฒนาเทคนิคของเทียม "เติบโต" นวนิยายวัสดุลวดลายหลังจากทาง การหอยเป๋าฮื้อผลิตเปลือกViney และเพื่อนร่วมงานได้นำความเชี่ยวชาญในผลึกเหลวกับหมีในเรื่องของปั่น โดยแมงมุมและไหมไหม ผลึกเหลวคือ ของเหลวในสถานะสั่งซื้อสูง บางสิ่งบางอย่างระหว่างของเหลวและแบบผลึกของแข็ง พวกเขาจะคุ้นเคยมากที่สุดเป็นจอแสดงผลสำหรับนาฬิกาดิจิตอลในกระดาษ 1991 ที่ตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature, Viney และเพื่อนร่วมงานรายงานที่ แมงมุมไหมค้างชำระความแข็งแรงที่แสนจะชั่วคราวกลายเป็น ผลึกเหลว นักวิจัยพบว่า เป็นแมงมุมหลั่งของผ้าไหม โมเลกุลในการหยดจัดตำแหน่งตัวเองในโครงสร้างคันเหมือน ผ่านขั้นตอนการสั่งกึ่งผลึกเหลว วัสดุแข็งผลลัพธ์สามารถรองรับน้ำหนักมากขนาดกว่าเหล็ก สามารถกันกระสุนผ้าใหม่ และเป็นสะพานแขวนที่แข็งแรงห่าง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

อิเล็กตรอน micrograph ของเปลือกหอยเป๋าฮื้อ
พิจารณากรณีของกระสุนกล้วยทั่วไป คุณอาจไม่คิดว่ากระสุนจะเป็นประโยชน์กับวิทยาศาสตร์ แต่ขอบคุณอาจารย์ชีววิศวกรรมโดร Verdugo และคริส Viney ร่วมกับศาสตราจารย์สัตววิทยา Ingrith Deyrup-โอลเซ่นได้รับการศึกษาคุณสมบัติของกระสุนเมือกและได้พบว่ามันค่อนข้างจะเป็นสารที่น่าทึ่ง ทากใช้มันสำหรับการป้องกันและการเรียงลำดับของรถไฟ slithery สำหรับการขนส่ง ก่อนหน้านี้นักวิจัยคิดว่าในระดับโมเลกุล, กระสุนเมือกเป็นเหมือนชามปาเก็ตตี้ - พันกันมากขึ้นเส้นหนาเมือก แต่ในปี 1993 และ Verdugo Viney แสดงให้เห็นว่ากระสุนเมือกไม่สุ่ม มันเป็นวัสดุพอลิเมอจัดสูง นอกจากนี้เมื่อหลั่ง, โพลิเมอร์ดูดซับน้ำมากอย่างรวดเร็วถึง 100 เท่าปริมาณเริ่มต้นของมัน เชิงอรรถ 1 "เพิ่มน้ำและคน" จะใช้เวลาในสัดส่วนที่ระเบิดเมื่อมันมาถึงเมือก.

นักวิจัย UW ค้นพบว่าความหนาของเมือกโดยทั่วไปจะถูกควบคุมโดยอาการบวมของเครือข่ายลิเมอร์และบวมที่ในที่สุดก็จะเป็นไปตาม ความเค็มของน้ำก็จะสูงขึ้น การค้นพบนี้เป็นการเชื่อมโยงโดยตรงครั้งแรกระหว่างเมือกหนาและการขนส่งที่มีข้อบกพร่องของคลอไรด์ไอออนที่มีลักษณะทั้งสองของโรคปอดเรื้อรัง เชิงอรรถ 2

Deyrup-โอลเซ่นได้รับการศึกษาขั้นพื้นฐานกลไกโดยที่กระสุนจะหลั่งเมือก เซลล์กระสุนชาญฉลาดแพคเกจค่าเมือกในเม็ด, เมือกเคลือบด้วยชั้นของวัสดุเยื่อหุ้มเซลล์จึงทำให้มันแห้งจนมันเป็นอย่างดีนอกเซลล์ แล้วแพ็คเก็ตเหล่านี้เฉาะ (เห็นได้ชัดเมื่อได้สัมผัสกับเอทีพี extracellular) เปิดเผยเมือกลงไปในน้ำ.

นักวิจัยคาดหวังการใช้งานหลายศักยภาพของเทคโนโลยีเมือกกระสุนในวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมชีวภาพ: ระบบนำส่งยาใหม่กับดักสารมลพิษสำหรับโรงบำบัดน้ำเสียและน้ำ น้ำมันหล่อลื่นชั่นเช่น.

ขอบคุณวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุอาจารย์เมห์เม็ต Sarikaya อธิบาย Avenue ของการสำรวจอื่นในด้านการเติบใหญ่ของ biomimetics หอยเป๋าฮื้อเช่นผลิตเปลือกยากเพื่อที่จะสามารถทำงานได้มากกว่าโดยรถบรรทุกโดยไม่ทำลาย สิ่งมีชีวิตที่ผลิตพำนักที่สวยงามและเงาในใจดีที่สุดของเงื่อนไขที่อุณหภูมิน้ำทะเลโดยใช้วัสดุที่เริ่มต้นพร้อมใช้งาน - ส่วนใหญ่เป็นแคลเซียมคาร์บอเนตหรือชอล์ก ศึกษาโครงสร้างภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน Sarikaya และเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบว่าส่วนหนึ่งของเปลือกที่เรียกว่า nacrethe เงาภายใน "แม่ของเพิร์ล" ที่ทำจากชั้นบาง ๆ ของลามิเนต กองเล็ก ๆ ของที่ทับซ้อนกันหกด้านแคลเซียมคาร์บอเนต "อิฐ" จะผูกพันกันด้วยปูนของโปรตีนและน้ำตาล โครงสร้างองค์กรที่มีมากถึง 30 ครั้งดีกว่าแคลเซียมคาร์บอเนตทำในห้องปฏิบัติการ เชิงอรรถ 3 Sarikaya และอดีตขอบคุณอาจารย์ Ilhan Aksay ตอนนี้ที่ Princeton ริเริ่มโครงการที่มีพันธุกรรมทางการแพทย์ผ่อนผันหลาและจุลชีววิทยาเจมส์สเตลีย์ในการพัฒนาเทคนิคของเทียม "การเจริญเติบโต" วัสดุนวนิยายที่มีลวดลายตามทางที่หอยเป๋าฮื้อผลิตของเปลือก.

Viney และเพื่อนร่วมงานได้ นำความเชี่ยวชาญในผลึกเหลวที่จะแบกรับในเรื่องของผ้าไหมปั่นโดยแมงมุมและดักแด้ ผลึกเหลวเป็นของเหลวที่อยู่ในสถานะที่สั่งซื้อสูงบางสิ่งบางอย่างระหว่างของเหลวและคริสตัลที่เป็นของแข็ง พวกเขาเป็นส่วนใหญ่คุ้นเคยกับหน้าจอแสดงผลสำหรับนาฬิกาดิจิตอล.

ใน 1991 กระดาษตีพิมพ์ในวารสารทางวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ, Viney และเพื่อนร่วมงานรายงานว่าใยแมงมุมเป็นหนี้ความแข็งแรงเป็นพิเศษในการชั่วคราวกลายเป็นผลึกเหลว นักวิจัยพบว่าเป็นแมงมุมดุจดังผ้าไหมของโมเลกุลในหยดปรับตัวในโครงสร้างก้านเหมือนผ่านเฟสคริสตัลกึ่งสั่งของเหลว วัสดุที่เป็นของแข็งผลสามารถรองรับน้ำหนักที่ไกลมากขึ้นสำหรับขนาดของมันกว่าเหล็ก ผ้ากันกระสุนใหม่และสะพานแขวนแข็งแกร่งสามารถห่างไกล?

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ลักษณะของหอยเชลล์อิเล็กตรอนพิจารณากรณีของทากกล้วยทั่วไป คุณอาจไม่คิดว่ากระสุนอาจจะเป็นประโยชน์เพื่อวิทยาศาสตร์ แต่ศาสตราจารย์เปโดร UW วเวอร์ดูโก้และคริสโตเฟอร์ไวนีย์ ร่วมกับ ศาสตราจารย์ ingrith สัตววิทยา deyrup โอลเซ่น ได้ศึกษาคุณสมบัติของกระสุนเมือก และได้พบว่ามันเป็นสสารที่น่าทึ่ง ทากใช้สำหรับการป้องกันและการจัดเรียงของ slithery รถไฟในการขนส่ง ก่อนหน้านี้ นักวิจัยคิดว่าในระดับโมเลกุล กระสุนเมือกเป็นเหมือนชามสปาเก็ตตี้ - ยิ่งยุ่งเหยิงเส้นหนา เหนียว แต่ในปี 1993 และมีเมือกเวอร์ดูโก้ไวนีย์บุ้งไม่สุ่ม ; มันเป็นอย่างดีวัสดุพอลิเมอร์ . นอกจากนี้ เมื่อหลั่ง , โพลิเมอร์ดูดซึมน้ำมากถึง 100 เท่าของปริมาณอย่างรวดเร็ว เบื้องต้น เชิงอรรถ 1 " ใส่น้ำและกวน " ใช้เวลาในสัดส่วนที่ระเบิดเมื่อมันมาถึงเมือกที่ UW นักวิจัยค้นพบว่า ความหนาของมูกในทั่วไปจะถูกควบคุมโดยการบวมของพอลิเมอร์ เครือข่าย และ อาการบวม จะถูกควบคุม โดยความเค็มของน้ำก็จะสูงขึ้น การค้นพบนี้เป็นครั้งแรกที่เชื่อมโยงโดยตรงระหว่างเมือกหนาและการขนส่งที่บกพร่องของคลอไรด์ไอออนที่เป็นทั้งลักษณะของโรค cystic fibrosis . เชิงอรรถ 2deyrup Olsen ได้รับการศึกษากลไกพื้นฐานที่กระสุนเมือกหลั่ง . เซลล์ทากอย่างชาญฉลาดแพคเกจขึ้นเมือกเมือกในเม็ดเคลือบด้วยชั้นของวัสดุเยื่อเซลล์ จึงทำให้มันแห้งจนเป็นอย่างดีนอกเซลล์ แล้วแพ็กเก็ตเหล่านี้เฉาะ ( เห็นได้ชัดเมื่อติดต่อกับภายนอกเซลล์ ATP ) เผยเมือกน้ำนักวิจัยคาดการณ์ศักยภาพมากมายของเทคโนโลยีเมือกทากในวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมชีวภาพ : ระบบนำส่งยาใหม่ การเก็บพืชกับดักสำหรับการบำบัดน้ำเสีย และใช้สารหล่อลื่นเช่นUW วัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตราจารย์ เมห์เมต sarikaya อธิบายอื่น Avenue ของการสำรวจในบริการด้านไบโอมิเมติก . เป๋าฮื้อ ตัวอย่างเช่น สร้างเปลือกเหนียวดังนั้นมันสามารถเรียกใช้โดยรถบรรทุกไม่มีแตก สิ่งมีชีวิตผลิตสวยงามและเงาอยู่ในเนื้องอกส่วนใหญ่ของเงื่อนไขที่อุณหภูมิของน้ำทะเล โดยใช้วัตถุดิบเริ่มต้น -- ส่วนใหญ่พร้อมแคลเซียมคาร์บอเนต หรือชอล์ก ศึกษาโครงสร้างภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน sarikaya , และเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบว่าส่วนของเปลือก เรียกว่า nacrethe เงาภายใน " มุก " เป็นชั้นบางของลามิเนต กองเล็ก ๆซ้อนกัน หกเหลี่ยม แคลเซียมคาร์บอเนต " อิฐ " ถูกผูกไว้ด้วยกันโดยครกของโปรตีน และน้ำตาล โครงสร้างแข็งแกร่งกว่า แคลเซียม คาร์บอเนต ทำในห้องทดลองเท่า 30 เชิงอรรถที่ 3 sarikaya และอดีตศาสตราจารย์ลฮัน UW Aksay , ตอนนี้ที่พรินซ์ตัน , ริเริ่มโครงการกับการแพทย์และพันธุศาสตร์ คลีเมนต์ เฟอร์ลองนักจุลชีววิทยา เจมส์ สเตลีย์พัฒนาเทคนิคเทียม " เติบโต " นวนิยายวัสดุลวดลายหลังจากที่ทางเป๋าฮื้อสร้างเปลือกไวนีย์และเพื่อนร่วมงานได้นำความเชี่ยวชาญของพวกเขาในผลึกเหลวจะทนในเรื่องของผ้าไหมปั่นโดยแมงมุม และเพื่อเป็น ผลึกเหลวเป็นของเหลวในขอสั่งรัฐบางอย่าง ระหว่างของเหลวและของแข็งคริสตัล . พวกเขาส่วนใหญ่คุ้นเคยเป็นจอแสดงผลหน้าจอนาฬิกาดิจิตอลใน 2534 กระดาษที่ตีพิมพ์ในวารสารทางวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ ไวนีย์และเพื่อนร่วมงานรายงานว่าผ้าไหมแมงมุมเป็นหนี้ความแข็งแกร่งพิเศษชั่วคราวเป็นคริสตัลเหลว นักวิจัยพบว่าเป็นแมงมุมหลั่งของผ้าไหม , โมเลกุลในหยดจัดตัวเองในแกน เช่น โครงสร้าง ผ่านกึ่งสั่งเฟสผลึกเหลว วัสดุของแข็งซึ่งสามารถรองรับน้ำหนักมากขึ้นสำหรับขนาดของมันกว่าเหล็ก ผ้ากันกระสุนได้ใหม่ และแข็งแกร่งขึ้นสะพานอยู่ห่างไกล ?