‘শার্কিটেকচার:’ ব্ল্যাকটিপ শার্কের কঙ্কালের ভিতরে একটি ন্যানোস্কেল চেহারা

এখন, বিজ্ঞানীরা ন্যানোস্কেলে হাঙ্গর কঙ্কালের অভ্যন্তরে ঝাঁকুনি দিচ্ছেন, একটি মাইক্রোস্কোপিক “শার্কিটেকচার” প্রকাশ করছেন যা এই প্রাচীন শীর্ষস্থানীয় শিকারীদের ধ্রুবক গতির চরম শারীরিক দাবিকে প্রতিরোধ করতে সহায়তা করে।

Using synchrotron X-ray nanotomography with detailed 3D imaging and in-situ mechanical testing, researchers from the Charles E. Schmidt College of Science and the College of Engineering and Computer Science at Florida Atlantic University, in collaboration with the German Electron Synchrotron (DESY) in Germany, and NOAA Fisheries, have mapped the internal structure of blacktip sharks (Carcharhinus limbatus) in অভূতপূর্ব বিশদ।

গবেষণার ফলাফল, প্রকাশিত এসি ন্যানোব্ল্যাকটিপ শার্কের খনিজযুক্ত কার্টিলেজের মধ্যে দুটি স্বতন্ত্র অঞ্চল প্রকাশ করুন: কর্পাস ক্যালকারিয়াম এবং ইন্টারমিডিয়াল। যদিও উভয়ই ঘন প্যাকড কোলাজেন এবং বায়োপ্যাটাইট দ্বারা গঠিত, তাদের অভ্যন্তরীণ কাঠামো উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক। উভয় অঞ্চলে, খনিজযুক্ত প্লেটগুলি ছিদ্রযুক্ত কাঠামোগুলিতে সাজানো হয়, ঘন স্ট্রুট দ্বারা শক্তিশালী করা হয় যা কঙ্কালটিকে একাধিক দিক থেকে স্ট্রেন প্রতিরোধে সহায়তা করে – হাঙ্গরগুলির জন্য একটি সমালোচনামূলক অভিযোজন, যার ধ্রুবক সাঁতার জায়গাগুলি মেরুদণ্ডের উপর বারবার চাপ দেয়।

ন্যানোস্কেলে, গবেষকরা ক্ষুদ্র সূঁচের মতো বায়োপ্যাটাইট স্ফটিকগুলি পর্যবেক্ষণ করেছেন-একটি খনিজও মানুষের হাড়গুলিতে পাওয়া যায়-কোলাজেনের স্ট্র্যান্ডের সাথে একত্রিত। এই জটিল কাঠামোটি এখনও নমনীয়তার অনুমতি দেওয়ার সময় কার্টিলেজকে আশ্চর্যজনক শক্তি দেয়।

আরও আকর্ষণীয়, দলটি হেলিকাল ফাইবার কাঠামোগুলি প্রাথমিকভাবে কোলাজেনের উপর ভিত্তি করে আবিষ্কার করেছিল – ফাটলগুলি ছড়িয়ে পড়ার হাত থেকে রোধ করার জন্য একটি পরিশীলিত, স্তরযুক্ত নকশাকে অনুকূলিত করার পরামর্শ দেয়। স্ট্রেনের অধীনে, ফাইবার এবং খনিজ নেটওয়ার্কগুলি হাঙ্গরের স্থিতিস্থাপকতা এবং নমনীয়তায় অবদান রেখে শক্তি শোষণ এবং বিতরণ করতে একসাথে কাজ করে।

“প্রকৃতি জৈবিক পলিমারগুলির সাথে খনিজগুলি যেমন কোলাজেন – বায়োমিনালাইজেশন নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়া একত্রিত করে উল্লেখযোগ্যভাবে শক্তিশালী উপকরণ তৈরি করে। এই কৌশলটি চিংড়ি, ক্রাস্টেসিয়ান এবং এমনকি মানুষকে এমনকি কঠোর, রেজিলিয়েন্ট কঙ্কাল বিকাশের জন্য এবং ফাওমির বিভাগের বিভাগের বিভাগের একজন বিভাগের বিভাগের ভিভিয়ান মের্ক বলেছেন,” ভিভিয়ান মের্ক বলেছেন, ” বায়োমেডিকাল ইঞ্জিনিয়ারিং। “হাঙ্গরগুলি একটি আকর্ষণীয় উদাহরণ।

হাঙ্গর কশেরুকার মাইক্রোস্কোপিক নমুনাগুলিতে যান্ত্রিক চাপ প্রয়োগ করে পরীক্ষায় গবেষকরা প্রয়োগিত চাপের একক চক্রের পরে – মাইক্রোমিটারের চেয়ে কম – ক্ষুদ্র বিকৃতিগুলি পর্যবেক্ষণ করেছেন। মজার বিষয় হল, ফ্র্যাকচারগুলি কেবল দ্বিতীয় রাউন্ডের লোডিংয়ের পরে ঘটেছিল এবং এটি একটি একক খনিজযুক্ত বিমানের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত ছিল, যা বিপর্যয়কর ব্যর্থতার জন্য উপাদানটির অন্তর্নির্মিত প্রতিরোধের দিকে ইঙ্গিত করে।

“কয়েক মিলিয়ন বছরের বিবর্তনের পরে, আমরা এখন অবশেষে দেখতে পাচ্ছি যে ন্যানোস্কেলে হাঙ্গর কারটিলেজ কীভাবে কাজ করে-এবং তাদের কাছ থেকে শিখতে পারে,” জৈবিক বিজ্ঞান বিভাগের এফএইউ বিভাগের সহ-লেখক এবং সহযোগী অধ্যাপক মেরিয়েন পোর্টার বলেছেন। “আমরা আবিষ্কার করছি যে কীভাবে ক্ষুদ্র খনিজ কাঠামো এবং কোলাজেন ফাইবারগুলি এমন একটি উপাদান তৈরি করতে একত্রিত হয় যা উভয় দৃ strong ় এবং নমনীয়, একটি হাঙ্গরের শক্তিশালী সাঁতারের জন্য পুরোপুরি অভিযোজিত These এই অন্তর্দৃষ্টিগুলি প্রকৃতির নীলনকশা অনুসরণ করে আরও ভাল উপকরণগুলি ডিজাইন করতে সহায়তা করতে পারে।”

বিশ্বব্যাপী উষ্ণ, অগভীর উপকূলীয় জলে পাওয়া যায়, ব্ল্যাকটিপ হাঙ্গরগুলি স্নিগ্ধ, দ্রুত-সাঁতার কাটা শিকারী তাদের অবিশ্বাস্য তত্পরতা এবং গতির জন্য পরিচিত, যা প্রতি ঘন্টা 20 মাইল অবধি পৌঁছায়। তারা প্রদর্শিত সবচেয়ে আকর্ষণীয় আচরণগুলির মধ্যে একটি হ’ল জল থেকে ঝাঁপিয়ে পড়া এবং স্পিনিং, প্রায়শই খাওয়ানোর সময় – একটি অ্যাক্রোব্যাটিক পদক্ষেপ যা তাদের রহস্যকে যুক্ত করে।

এই গবেষণাটি কেবল হাঙ্গর কঙ্কালের বায়োমেকানিকাল বোঝাপড়া বাড়ায় না তবে ইঞ্জিনিয়ার এবং উপকরণ বিজ্ঞানীদের জন্য মূল্যবান অন্তর্দৃষ্টিও সরবরাহ করে।

“এই গবেষণাটি আন্তঃশৃঙ্খলা সহযোগিতার শক্তিকে তুলে ধরে,” কলেজ অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড কম্পিউটার সায়েন্সের ডিন স্টেলা বাটালামা বলেছেন। “প্রকৌশলী, জীববিজ্ঞানী এবং উপকরণ বিজ্ঞানীদের একত্রিত করে আমরা আবিষ্কার করেছি যে প্রকৃতি কীভাবে শক্তিশালী তবে নমনীয় উপকরণ তৈরি করে। হাঙ্গর কার্টিলেজের স্তরযুক্ত, ফাইবার-পুনর্বিবেচনা করা কাঠামো উচ্চ-পারফরম্যান্স, স্থিতিস্থাপক নকশার জন্য একটি আকর্ষণীয় মডেল সরবরাহ করে, যা মেডিকেল ইমপ্লান্টগুলি থেকে প্রভাব-প্রতিরোধী গিয়ারে উন্নত উপকরণ বিকাশের প্রতিশ্রুতি রাখে।”

অধ্যয়ন সহ-লেখকরা হলেন ডন রাজা সোমু, পিএইচডি; এবং স্টিভেন এ। সোইনি, পিএইচডি, দুটি সাম্প্রতিক পিএইচডি। চার্লস ই। শ্মিট কলেজ অফ সায়েন্স থেকে স্নাতক; এফএইউ কলেজ অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড কম্পিউটার সায়েন্সের প্রাক্তন স্নাতক শিক্ষার্থী এএনআই ব্রিগস; ক্রিটিকা সিং, পিএইচডি; এবং আইএমকে গ্রিভিং, পিএইচডি, হেলমহোল্টজ-জেন্ট্রাম দ্বারা পরিচালিত ডেসি পেট্রা তৃতীয় এক্স-রে লাইট সোর্সের আউটস্টেশনগুলির বিজ্ঞানীরা; এবং মিশেল পাসেরোটি, পিএইচডি, এনওএএ ফিশারিগুলির একটি গবেষণা ফিশ জীববিজ্ঞানী।

এই গবেষণাটি Merk কে পুরষ্কার প্রাপ্ত একটি জাতীয় বিজ্ঞান ফাউন্ডেশন (এনএসএফ) অনুদান দ্বারা সমর্থিত ছিল; একটি এনএসএফ ক্যারিয়ার পুরষ্কার, পোর্টারকে পুরষ্কার দেওয়া; এবং এফএইউ কলেজ অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড কম্পিউটার সায়েন্স এবং এফএইউ সেন্সিং ইনস্টিটিউট (আই-সেন্স) থেকে বীজ তহবিল। একটি সংক্রমণ ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ অধিগ্রহণকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের একটি প্রতিরক্ষা উপকরণ/সরঞ্জাম অনুদান দ্বারা মের্ককে পুরষ্কার দেওয়া দ্বারা সমর্থন করা হয়েছিল।