Orientierungstextur und Kristallmorphologie im Verbund mit der organischen Matrix bei Brachiopoden, Bivalven, korallinen Rotalgen und Tiefseekorallen.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Zielsetzung der Forschungsarbeit war Mineral-Aufbaustrategien im Skelett von marinen Organismen zu erarbeiten, diese gegenüber zu stellen und zu überprüfen, ob Charakteristiken der Mineraleinlagerung und Kristallorientierungsorganisation mit dem Verteilungsmuster der Biopolymere im Zusammenhang steht. Karbonatische, biologische Skelette sind hierarchisch strukturiert und bestehen aus organischen und aus mineralischen Komponenten. Die Mineralisation von biologischen Hartmaterialien ist zellengesteuert. Zuerst wird die extrazelluläre organische Matrix aus aufgebaut, die das Template für die Nukleation und dem epitaktischen Wachstum des Karbonatminerals bilden. Die Mineralkomponente karbonatischer Skelette weist sehr unterschiedliche Mikrostrukturen und Texturen auf. Es konnte festgestellt werden, daß sowohl die Stärke der Karbonatkristall Co-Orientierung als auch die Art des Mineralverbundes in den einzelnen Tiergattungen variiert. Während die Co-Orientierung der Karbonatkristalle in Schalen hoch ist, ist es niedrig in Skeletten von kolloniebildenden Organismen und in Tergiten von einigen Isopoden. Kristall Co-Orientierung ist am höchsten in allen Skelettteilen von Seeigeln. In Mandibeln von Isopoden erfolgt innerhalb der Mandibel eine Variation der Textur und Mikrostruktur des, in die Mandibel, eingeschalteten Karbonateinheiten. Die Forschungsarbeiten haben ergeben, daß die mikrostrukturellen Variationen der Karbonatminerale in den Skeletten vom Organismus metabolisch gesteuert werden können und Habitat und Funktion angepaßt sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011) Interdigitating biocalcite dendrites form a 3-D jigsaw structure in brachiopod shells. - Acta Biomaterialia, 7, 2237-2243
Goetz A, Steinmetz DR, Griesshaber E, Zaefferer S, Raabe D, Kelm K, Irsen S, Sehrbock A, Schmahl WW
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(2012) Crystal architecture of the tooth and the jaw bone (pyramid) of the sea urchin Paracentrotus lividus.- Bioinspired, Biomimetic, and Nanobiomaterials, 1, 133-139
Griesshaber E, Goetz AJ, Howard L, Ball A, Ruff S, Schmahl WW
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(2012) Hierarchical structure of marine shell biomaterials: biomechanical functionalization of calcite by brachiopods.- Zeitschr. Kristallogr. 227, 793–804
Schmahl WW, Griesshaber E, Kelm K, Goetz A, Jordan G, Ball A, Xu D, Merkel C, Brand U
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(2013) Homoepitaxial meso- and microscale crystal co-orientation and organic matrix network structure in Mytilus edulis nacre and calcite.- Acta Biomaterialia 9, 9492–9502
Griesshaber E, Schmahl WW, Ubhi HS, Huber J, Nindiyasari F, Maier B, Ziegler A
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(2014) A critical analysis of calcium carbonate mesocrystals.- Nature Communications, 5: 4341-4545
Kim YY, Schenk AS, Ihli J, Kulak AN, Hetherington NBJ, Tang CC, Schmahl WW, Griesshaber E, Hyett G, Meldrum FC
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(2014) Biologic control of crystallographic architecture: hierarchy and co-alignment parameters.- Acta Biomaterialia 10: 3866-3874
Maier BJ, Griesshaber E, Alexa P, Ziegler A, Ubhi HS, WW Schmahl
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(2014) Effects of Mg and Hydrogel Solid Content on the Crystallization of Calcium Carbonate in Biomimetic Counter-Diffusion Systems.- Crystal Growth and Design 14, 4790-4802
Nindiyasari F, Griesshaber E, Fernandez-Diaz L, Astilleros JM, Sanchez-Pastor N, Ziegler A, Schmahl WW
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(2014) Exploring aberrant bivalve shell ultrastructure and geochemistry as proxies for past sea water acidification.- Sedimentology 61: 1625-1658
Hahn S, Griesshaber E, Schmahl WW, Neuser RD, Ritter AC, Hoffmann R, Buhl D, Niedermayr A, Geske A, Immenhauser A
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(2014) Tailored order: the mesocrystalline nature of sea urchin teeth.- Acta Biomaterialia 10, 3885–3898
Goetz AJ, Griesshaber E, Abel R, Fehr Th, Ruthensteiner B, Schmahl WW
