Struktur nano kulit telur melindungi anak ayam dan membantunya menetas

Telur ayam memiliki pekerjaan yang rumit: Harus melindungi anak ayam yang sedang berkembang, tetapi akhirnya membiarkannya itu bebas. Rahasia keberhasilannya terletak pada struktur nano kompleksnya - dan bagaimana struktur itu berubah ketika telur menetas.

Kulit telur ayam sekitar 95 persen kalsium karbonat dengan massa. Tetapi mereka juga mengandung ratusan jenis protein yang berbeda yang mempengaruhi bagaimana kalsium karbonat mengkristal. Interaksi antara kristal mineral dan protein menghasilkan kulit telur yang awalnya tahan retak, sementara membuat penyesuaian nano dari waktu ke waktu yang pada akhirnya membiarkan anak ayam mematuk jalannya, peneliti melaporkan secara online 30 Maret.

Peneliti menggunakan berkas ion untuk memotong penampang tipis di kulit telur ayam. Mereka kemudian menganalisis cangkang dengan mikroskop elektron dan teknik pencitraan resolusi tinggi lainnya. Tim peneliti menemukan bahwa protein mengganggu kristalisasi kalsium karbonat, sehingga apa yang tampak pada resolusi rendah menjadi kristal yang tersusun rapi sebenarnya merupakan campuran yang lebih terfragmentasi. Ketidaksejajaran ini dapat membuat material menjadi lebih tangguh: Daripada menyebar tanpa hambatan, retakan harus berzig-zag melalui kristal acak.

Uji laboratorium mendukung temuan itu: Para peneliti menambahkan protein pembentukan-sel kunci yang disebut osteopontin ke kalsium karbonat untuk menghasilkan kristal seperti yang terlihat di kulit telur. Kehadiran protein itu membuat kristal kalsium karbonat terbentuk dalam pola berstrukturnano, daripada halus dan bahkan kristal, kata rekan penulis studi Marc McKee, peneliti biomineralisasi di McGill University di Montreal, dan rekannya menemukan.

Tim juga menemukan variasi struktural pada skala menit di seluruh kulit telur, meskipun hanya sekitar sepertiga dari ketebalan milimeter. Lapisan dalam memiliki lebih sedikit osteopontin, yang mengarah ke struktur nano yang lebih besar. Itu mungkin membuat cangkang dalam menjadi lebih ringan daripada cangkang luarnya, yang masuk akal, kata McKee. Kulit terluar harus cukup keras untuk melindungi embrio dari anak ayam, sementara cangkang bagian dalam memberi nutrisi pada anak ayam yang sedang berkembang.

McKee dan rekannya menemukan seiring waktu, lapisan-lapisan bagian dalam cangkang melarut melalui reaksi kimia, melepaskan kalsium untuk membangun tulang-tulang ayam yang sedang berkembang. Kulit telur mengalami perubahan struktural untuk memfasilitasi proses itu.

Para peneliti membandingkan telur yang dibuahi yang diinkubasi selama 15 hari ke telur yang tidak dibuahi. Seiring waktu, struktur nano menuju cangkang bagian dalam menjadi lebih kecil dalam sel telur yang dibuahi, tetapi tetap sama pada telur yang tidak dibuahi. Perubahan memberikan bagian dalam cangkang dengan tekstur yang lebih bergelombang, dan dengan ekstensi, lebih banyak area permukaan. Itu memberikan lebih banyak ruang untuk reaksi kimia pelarutan-shell berlangsung. Reaksinya juga menipiskan cangkang secara keseluruhan, sehingga lebih mudah bagi anak ayam untuk menerobos dari dalam ketika saatnya menetas.

Kemajuan dalam teknologi pencitraan membantu para ilmuwan menemukan detail baru seperti ini bahkan di objek yang akrab seperti cangkang ayam, kata Lara Estroff, seorang ilmuwan material di Universitas Cornell yang tidak menjadi bagian dari penelitian. Dalam menghubungkan fungsionalitas cangkang telur dengan struktur butirannya, studi baru ini dapat memberikan inspirasi untuk merancang jenis material baru dengan properti tertentu.(Sumber; sciencenews)

Foto:
shutterstock
Powered by Blogger.