PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

The crossed-lamellar structure of mollusk shells as biocomposite material

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Struktura skrzyżowanych płytek muszli mięczaków jako przykład materiału biokompozytowego
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Composites produced in nature, such as mollusc shells, are renowned for their unique structures and exceptional properties. The crystallographic characterization of different shells as well as their physical and chemical properties have always attracted the interest of researchers. Much information is available at present, however, most of it concerns sea molluscs. We focused on the microstructures and chemical composition of the shell of land snails of the Cepaea genus. New aspects of the microstructure of shells have been shown through the use of a scanning electron microscope (SEM) equipped with an EDS X-ray detector, and X-ray diffractometry (XRD). The study shows that all the tested snail shells are characterized by a typical crossed-lamellar structure and are built of aragonite. Small differences in the chemical composition of the shells as well as differences in the size of the crystallites and different proportions of the amorphous phase were also noticed.
PL
Naturalne materiały kompozytowe charakteryzują się unikalną strukturą i wyjątkowymi właściwościami mechanicznymi. Obecnie dostępnych jest wiele informacji na ten temat, ale większość z nich dotyczy mięczaków morskich. W artykule skupiono się na mikrostrukturze i składzie chemicznym muszli ślimaków lądowych z rodzaju Cepaea. Opisano strukturę skrzyżowanych płytek muszli tych ślimaków jako przykład naturalnego materiału biokompozytowego. Mikrostrukturę zbadano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), detektora promieniowania rentgenowskiego (EDS) i dyfraktometru rentgenowskiego (XRD). Wykazano, że badane muszle ślimaków charakteryzują się typową strukturą skrzyżowanych płytek i są zbudowane z aragonitu. Zauważono niewielkie różnice w składzie chemicznym, w wielkości krystalitów muszli badanych gatunków, a także w udziale fazy amorficznej.
Rocznik
Strony
71--76
Opis fizyczny
Bibliogr. 42 poz., rys., tab.
Twórcy
  • Museum and Institute of Zoology, Polish Academy of Sciences, ul. Wilcza 64, 00-679 Warsaw, Poland
  • Museum and Institute of Zoology, Polish Academy of Sciences, ul. Wilcza 64, 00-679 Warsaw, Poland
autor
  • Warsaw University of Technology, Faculty of Material Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland
Bibliografia
  • [1] Furuhashi T., Schwarzinger C., Miksik I., Smarz M., Beran A., Molluscan shell evolution with review of shell calcification hypothesis, Comp. Biochem. Physiol. B 2009, 15, 351-371.
  • [2] Wilbur K.M., Saleuddin A.S.M., Shell formation in mollusk, [In:] Florkin M., Scheer B.T. (Eds.), Chemical Zoology VII Academic Press, New York, London 1972, 103-145.
  • [3] Falini G., Albeck S., Weiner S., Addadi L., Control of aragonite or calcite polymorphism by mollusk shell macromolecules, Science 1996, 271, 67-69.
  • [4] Nudellman F., Gotliv A.A., Addadi L., Weiner S., Mollusk shell formation: Mapping the distribution of organic matrix components underlying a single aragonite tablet in nacre, J. Struct. Biol. 2006, 153, 176-187.
  • [5] Falniowski A., Problems of formation and structure of gastropod shells, Przegl. Zool. 1980, 3, 275-280.
  • [6] Kobayashi I., Samata T., Bivalve shell structure and organic matrix, Mater. Sci. Eng. C 2006, 26, 692-698.
  • [7] Maria de Pula S., Silveira M., Studies on molluscan shells: Contributions from microscopic and analytical methods, Micron 2009, 40, 669-690.
  • [8] Brom K.F., Salamon M.A., Skreczko S., Właściwości strukturalne muszli mięczaków jako inspiracja inżynierii bionicznej, Kosmos 2015, 64, 365-375.
  • [9] Checa A.G., Rodrıguez-Navarro A.B., Esteban-Delgado F.J., The nature and formation of calcitic columnar prismatic shell layers in pteriomorphian bivalves, Biomaterials 2005, 26, 6404-6414.
  • [10] Liang Y., Zhao J., Wang L., Li F., The relationship between mechanical properties and crossed-lamellar structure of mollusk shell, Mater. Sci. Eng. A 2008, 483-484, 309-312.
  • [11] Liang Y., Zhao J., Wu Ch., The Micro/nanostructure characteristics and the mechanical properties of Hemifusus tuba conch shell, J. Bionic. Eng. 2010, 7, 307-313.
  • [12] Rodriguez-Navarro A.B., Checa A., Willinge M.G., Bolmaro R., Bonarski J., Crystallographic relationship in the crossed lamella microstructure of the shell of the gastropod Conus marmoreus, Acta Biomater. 2012, 8, 830-835.
  • [13] Nishida K., Nakashima R., Majima R., Hikida Y., Ontogenetic changes in shell microstructures in the cold seep-associated bivalve. Conchocele bisecta (Bivalvia: Thyasiridae), Paleontolog Research 2011, 15, 193-212.
  • [14] Jones J.S., Leith B.H., Rawlings P., Polymorphism in Cepaea: a problem with to many solutions? Annu. Rev. Ecol. Syst. 1977, 8, 109-143.
  • [15] Ożgo M., Current problems in the research of Cepaea polymorphism, Folia Malacologica 2008, 16, 55-60.
  • [16] Ożgo M., Shell polymorphism in the land-snail Cepaea nemoralis (L.) along a west-east transect in continental Europe, Folia Malacologica 2012, 20, 3.
  • [17] Cameron R.A.D., The poor relations? Polymorphism in cepaea hortensis (O.F. Müller. 1774) and the evolution megalab, J. Moll. Stud. 2013, 79, 112-117.
  • [18] Scheil A.E., Hilsmann S., Triebskorn R., Kohle H., Shell colour polymorphism. injuries and immune defense in three helicid snail species. Cepaea hortensis. Theba pisana and Cornu aspersum maximum, Res. Immunol. 2013, 3, 73-78.
  • [19] Mierzwa D., Chemical composition of shells of Cepaea vindobonensis (Férussac. 1821) (Gastropoda: Pulmonata: Helicidae) from localities with different substrata, Folia Malacologica 2011, 19, 97-101.
  • [20] Biedermann W., Untersuchungen über Bau und Entsehung der Molluskenschalen, Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft 1902, 29, 1-164.
  • [21] Bøggild O.B., The shell structure of the mollusks, Mémoires de l’Académie Royale des Sciences et des Letters de Danemark Copenhague, Section des Sciences 1930, 9me serie, t. 2, nr 2, 1-326.
  • [22] Kobayashi I., Internal microstructure of the shell of bivalve mollusks, American Zoologist 1969, 9, 663-672.
  • [23] Taylor J.D., Kennedy W.J., Hall A., The shell structure and mineralogy of the Bivalvia. Introduction. Nuculacea-Trigonacea, Bulletin of the British Museum (Natural History) Zoology Supplement 1969, 3, 125.
  • [24] Taylor J.D., Kennedy W.J., Hall A., The shell structure and mineralogy of the Bivalvia. II. Lucinacea-Clavagellacea conclusions, Bulletin of the British Museum (Natural History) Zoology 1973, 22, 253-294.
  • [25] Yates T.J.S., The selection of non-marine molluscan shells for radiocarbon dating, PhD thesis, University of London, 1986.
  • [26] Checa A.G., Salas C., Harper E.M., Bueno-Pérez J. de D., Early stage biomineralization in the periostracum of the ‘living fossil’ bivalve Neotrigonia, 2014 PLoS ONE 9: e90033. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0090033.
  • [27] Nakamura A.F., Almeida A. C de., Riera H.E., Araújo J.L.F. de., Gouveia V.J.P., Carvalho M.D. de., Cardoso A.V., Polymorphism of CaCO3 and microstructure of the shell of a Brazilian invasive mollusc (Limnoperna fortunei), Material Research 2014, 17(Suppl. 1), 15-22.
  • [28] Li X.W., Ji H.M., Yang W., Zhang G.P., Chen D.L., Mechanical properties of crossed-lamellar structures in biological shells: A review, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2017, 74, 54-71.
  • [29] Cadée G.C., Bioerosion of shells by terrestrial gastropods, Lethaia 1999, 32, 253-260.
  • [30] Pearce T.A., When a snail dies in the forest. how long will the shell persist? Effect of dissolution and micro-bioerosion, American Malacological Bulletin 2008, 26, 111-117.
  • [31] Pramatarova R., The lamellar structure of the shell of Patella creanta: a crystallographic study, PhD thesis, University of Hamburg 2003, 107.
  • [32] Dauphin Y., Guzman N., Denis A., Cuif J.-P., Ortlieb L., Microstructure, nanostructure and composition of the shell of Concholepas concholepas (Gastropoda. Muricidae), Aquatic Living Resources 2003, 16, 95-103.
  • [33] Foster P., Chacko J., Minor and trace elements in the shell of Patella vulgata (L.), Marine Environmental Research 1995, 40, 55-76.
  • [34] Buchanan R.C., Park T., Materials Crystal Chemistry, Marcel Dekker Inc., New York-Basel 1997.
  • [35] Florek M., Charakterystyka fizykochemiczna wybranych biominerałów oraz skamielin opartych na węglanie wapnia, PhD thesis, Katolicki Uniwersytet Lubelski Jana Pawła II, Lublin 2009.
  • [36] Burton R.F., Aspects of ionic regulation in certain terrestrial pulmonata, Comparative Biochemistry and Physiology 1966, 17, 1007-1018.
  • [37] Burton R.F., Ionic balance in the blood of Pulmonata, Comparative Biochemistry and Physiology 1968, 25, 509-516.
  • [38] Burton R.F., Ionic regulation in the snail. Helix aspersa, Comparative Biochemistry and Physiology 1968, 25, 501-508.
  • [39] Rumsey T.J., Osmotic and ionic regulation in a terrestrial snail Pomatias elegans (Gastropoda. Prosobranchia) with a note on some tropical Pomatiasidae, Journal of Experimental Biology 1972, 57, 205-215.
  • [40] Martin A.W., Deyrup-Olsen I., Function of the epithelial channel cells of the body wall of a terrestrial slug Ariolimax columbianus, Journal of Experimental Biology 1985, 121, 301-314.
  • [41] Luchtel D.L., Deyrup-Olsen I., Body wall: form and function, [In:] G.M. Barker (ed.), The Biology of Terrestrial Moluscs, CABI Publishing, Wallingford 2001.
  • [42] Chateigner D., Kaptein R., Dupont-Nivet M., X-ray quantitative texture analysis on Helix aspersa aspera (Pulmonata) shells selected or not for increased weight, American Malacological Bulletin 2009, 27, 157-165.
Uwagi
Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-2adad89a-62f9-4414-aa08-ddcdd383cb3e
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.