운동선수들은 무릎 인대, 특히 전방십자인대(ACL) 부상을 겪는 경우가 많다. 이렇게 찢어진 인대를 교체하는 수술이 전 세계적으로 점점 보편화되고 있지만 종종 반복해야 하는 경우도 있다. 그 이유는 섬유질이고 부드럽고 젖은 인대 이식 재료를 단단한 뼈에 고정시키는 것이 어려운 것으로 입증되었기 때문이다.

그들의 발견은 또한 상업용 계란 및 가금류 생산업체의 손실을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있다.

연구자들은 새알의 딱딱한 껍질이 계란의 밑에 있는 젖은 섬유막(완숙 계란을 껍질을 벗길 때 보이는 껍질 내부에서 발견되는 얇은 막층)에 어떻게 부착되는지를 발견했다. 연구팀은 첨단 3D 이미징 X선 및 전자 현미경을 냉동 보존 방법과 함께 사용하여 이 인터페이스를 3차원으로 들여다보고 연동 현상을 시각화하고 정량화 할 수 있었다.

"지금까지 아무도 이 두 가지 매우 다른 물질, 즉 단단한 생물암과 부드러운 섬유막 사이의 경계면이 나노 규모로 어떻게 확보될 수 있는지 고려한 사람이 없었다."라과 맥길대학교(McGill University)의 치과의학 및 구강건강과학부, 해부학 및 세포생물학과의 교수이자 박사과정 학생인 다니엘 버스(Daniel Buss)가 수행한 연구의 주요 연구자인 마크 맥키(Marc McKee)는 말한다. "이 소프트-하드 인터페이스에 대해 우리가 발견한 것은 매우 놀랍다."

연구자들은 산란 전 알 발달의 특정 단계에서 껍질이 미네랄 나노스파이크를 밑에 있는 알 껍질 막의 부드럽고 유연한 표면 섬유로 보내는 것을 발견했다. 이 막은 계란 내부의 부드러운 내용물을 둘러싸고 있는데, 이는 계란의 흰자와 노른자이거나 수정되고 배양된 계란에서 발달 중인 병아리 배아이다.

매우 다른 두 물질 사이의 이러한 나노스파이킹 부착 과정은 부드럽고 습한 유기 섬유와 단단하고 대체로 건조한 무기 광물 사이의 경계면의 표면적을 실질적으로 증가시킨다. 이러한 부착물은 이 연질-경질 경계면을 중요하게 고정하고 고정하여 껍질 내에서 섬유가 미끄러지는 것을 방지한다.

그렇지 않으면, 껍질에서 막이 분리되면 배아 병아리에게 치명적일 수 있고 껍질이 약화될 수 있으며/또는 병원균(살모넬라 등)이 알 내부 내용물로 침입할 수 있다. 식탁용 달걀의 식품 안전은 밑에 있는 막과 잘 통합되어 있는 손상되지 않은 껍질에 달려 있다.

강하고 안전하며 건강한 계란의 특징인 껍질-막 경계면에 대한 새로운 이해를 통해 식용 계란 생산자와 가금류 사육자의 손실은 이 경계면 구조를 유지하거나 최대화하는 상업적 유전 육종 프로그램의 확립을 통해 감소될 수 있다.

이번 연구 결과는 잠재적으로 새로운 공학적 하이브리드 복합 재료 설계와 다양한 의료 및 치과 재건 수술의 결과를 개선하기 위한 새로운 절차로 이어질 수 있으며, 두 가지 모두 부드러운 젖은 섬유를 단단한 재료에 부착해야 할 수 있다.

이 연구는 iScience에 게재되었다.

출처: 맥길대학교