近日发表在《生物物理评论》（Biophysics Reviews）上的一项研究指出，古老的海生动物独齿围沙蚕（学名：Perinereis cultrifera）拥有一种非同寻常的颚部结构。这种生物利用蛋白质与金属离子构成的“利齿”进行捕食和压碎食物，其独特的成分与物理特性使科学家提出了一项全新的材料分类概念——“生物金属”。
长期以来，生物学家在界定材料属性时，往往将生物组织与矿物质、金属区分开来。然而，维也纳工业大学（TU Wien）与维也纳大学的联合研究团队通过纳米压痕测试、化学分析及精密成像技术，对这种蠕虫的颚部进行了深入解剖，发现其具有超越传统生物材料的硬度和独特表现。
研究发现，这种蠕虫的颚部尖端存在极高浓度的金属离子，这使得该部位异常坚硬，能够有效完成高强度的咬合任务。更令科研人员意外的是，这些颚部在受到微观压力时，表现出了类似于铜或银等金属的“尼克斯-高（Nix-Gao）纳米压痕尺寸效应”，即在更小尺度下，材料反而变得更加难以压入，这是由于微小区域内原子结构的应力变化更加剧烈所致。
尽管该生物组织在硬度上与金属相似，但它也表现出了普通结晶金属所不具备的力学特性。研究作者克里斯蒂安·赫尔米希（Christian Hellmich）指出，这种蠕虫的颚部具有尺寸依赖性的弹性，这意味着其受力后的变形与恢复能力会随着观测尺度的不同而变化，这种特性将“生物金属”与常见的铜、银等工业金属彻底区分开来。
目前，研究团队已通过数学模型解释了这些复杂的弹性效应如何源于原子层面的过程。该研究团队表示，这仅仅是探索该领域的第一步。未来，科研人员计划扩大研究范围，调查更多物种以完善“生物金属”的理论框架，并深入探索遗传干预是否能够改变此类天然材料的结构与性能。这项研究不仅展示了自然界在材料设计上的精妙与优雅，也为开发新型仿生材料提供了广阔的思路。