图1. 花棘石鳖的背面和腹面图。其中，在腹面中发现了生物矿化的碳酸钙鳞片。右上角为鳞片的光学图片，包括了背鳞（dorsal scales）和腹鳞（ventral scales）。由X射线断层扫描技术（micro-CT，右下角）可以看出，除了背部较大的柱状鳞片，腹部也存在微小的块状鳞片。
生物矿化在自然界中是普遍存在的，可为动物提供保护和支持。然而，皮肤的矿化并不常见且多见于大型动物如蛇皮、穿山甲外壳、鱼的皮肤和蜥蜴的皮肤。本研究中，河海大学刘闯副教授和刘海鹏等报道了海洋动物花棘石鳖中隐藏的生物矿物鳞片。基于多尺度的材料学表征如X射线扫描技术（micro-CT）、红外光谱、组织切片、扫描电子显微镜、纳米压痕等手段，研究人员发现这些微米级的鳞片由碳酸钙矿物组成且有规律的排列在腹部皮层中，此外，鳞片在不同的区域表现出不同的形态，包括块状和针状。研究表明鳞片由微米级的棒状矿物构成且具有较好的机械性能，其硬度和弹性模量与鱼的盔甲类似，因此可为石鳖在海边的爬行提供保护。这项研究扩展了我们对生物矿物多样化功能的理解，并为设计耐磨材料提供了原型和灵感。
图2. 花棘石鳖腹部鳞片的三维结构和组成。腹部鳞片的micro-CT三维重构图，与组织接触面（A）和与岩石接触面（B）；(C)和（D）分别为矢状面和横切面；（E）为腹部鳞片VS和背部鳞片DS的micro-CT灰度图; （F）为包埋在树脂中腹鳞的SEM图，G为放大图；H为EDS面扫图，包含Ca、Mg、Sr元素。
刘闯，河海大学副教授。主要研究方向为海洋生物矿化、海洋生物化学、骨骼材料等。近年来主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等项目，入选江苏省双创博士。在Science Advances、Acta Biomaterialia、Marine Biotechnology等发表论文40余篇，担任Frontiers in Marine Science客座编辑以及多个学术期刊审稿人。
本研究由国家自然科学基金（42206081）和中央高校基金（B230201017）资助。
