日前，浙江大学化学系教授唐睿康及其研究团队发现，自然现象“金蝉脱壳”的“换壳”过程其实是受一个“开关”控制的，这项技术的发现将为科学家进一步研究仿生控制功能提供样本，让生物材料的制备变得更加可控。
目前，该项发现的相关论文《Magnesium-aspartate-based Crystallization Switch Inspired from Shell Molt of Crustacean》(受甲壳动物换壳启发基于镁-天冬氨酸的结晶开关)已经发表在十二月七日《美国科学院院报》上。
此前，在以卷甲虫为生物模型的研究中发现，在换壳前其体内参与成壳的碳酸钙是处于一种非晶态，而在镁离子的作用下，这些不稳定的非晶态的碳酸钙则保持在一种“亚稳定状态”，从而可以作为矿化前体在生物体内富集并存贮，为新壳的快速生成作好物质准备。
然而，通常这个过程需要两周左右。如何能够精确地启动换壳程序，使矿物从“亚稳定状态”在短时间内完成结晶，对科学家来说一直是个不解之谜。这次唐睿康的课题组找到了这个“开关”。
在对处于换壳时期的卷甲虫进行了研究后，他们发现，富含酸性氨基酸如天冬氨酸的蛋白质是另一个关键的信号。研究表明，在这种特殊蛋白质的作用下，卷甲虫立即启动换壳过程，促使处于准备状态的矿物质前体迅速走向“稳定状态”从而形成新壳，在自然状态下，这个过程在短短的数小时之内完成。
最新研究发现，“金蝉脱壳”在“关”的信号下，矿物在体内储存并为新壳准备，而当“开”的信号一出现，新壳就快速生成。
唐睿康说：“通过制造出一种“仿生开关”，生物材料的合成就可以变得更加可控，从而制造出各种结构、形态和功能的生物材料。而且，这一原理还可以进一步发展用于控制人体内的生理性矿化过程，如骨、牙的形成及病理性矿化如结石、血管钙化等等，具有极广的应用性。”
（责任编辑：周书载）
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