journal article·2011-06-14

Biomimetic Silicification of Fibrous Chitin from Diatoms

Katrin Spinde, Martin Kammer, Katja Freyer, Hermann Ehrlich, John N. Vournakis, Eike Brunner

Chemistry of Materials· Volume 23· Issue 11
Publisher page

Abstract

Poly- N -acetyl- d -glucosamine ( p -GlcNAc, chitin) is a biopolymer found in various organisms and in forms such as sheets, membranes, and fibers. Its presence in numerous calcium-based biominerals is well-known. Recently, chitin was even found in silica-based biominerals. While it is well-established that various proteins and even long-chain polyamines are involved in silica biomineralization events, the role of polysaccharides is rather poorly understood. Furthermore, silica-chitin nanocomposites and silica-coated chitin constructs are increasingly important, e.g., in materials science and for biomedical applications. Therefore, we have investigated the interaction between p -GlcNAc in fibers and silicic acid/silica species in vitro, using 13 C and 29 Si NMR as well as Raman spectroscopy, in combination with microscopic techniques. Furthermore, the kinetics of silica condensation in the presence/absence of p -GlcNAc fibers could be analyzed using the molybdenum blue test.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Diatoms and Algae Research · Protist diversity and phylogeny

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Technische Universität Dresden, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Bioanalytische Chemie, 01062 Dresden, Germany

Marine Polymer Technologies, Inc., Burlington, Massachusetts 01803, United States

References (70)

Show source-provided references
1. Kröger N. · Science · 1999 · 286 · 112910.1126/science.286.5442.1129 ↗
2. Kröger N. · Science · 2002 · 298 · 58410.1126/science.1076221 ↗
3. Poulsen N. · J. Biol. Chem. · 2004 · 279 · 4299310.1074/jbc.M407734200 ↗
4. Shimizu K. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 1998 · 95 · 623410.1073/pnas.95.11.6234 ↗
5. Cha J. N. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 1999 · 96 · 36110.1073/pnas.96.2.361 ↗
6. Kröger N. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2000 · 97 · 1413310.1073/pnas.260496497 ↗
7. Sumper M. · FEBS Lett. · 2005 · 579 · 376510.1016/j.febslet.2005.06.001 ↗
8. Matsunaga S. · ChemBioChem · 2007 · 8 · 172910.1002/cbic.200700305 ↗
9. Wenzl S. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2008 · 47 · 172910.1002/anie.200704994 ↗
10. Angew. Chem. 2008, 120, 1753–1757.10.1002/ange.200705018 ↗
11. Brunner E. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2009 · 48 · 972510.1002/anie.200905028 ↗
12. Angew. Chem. 2009, 121, 9904–9907.
13. Chiovitti A. · J. Phycol. · 2005 · 41 · 115410.1111/j.1529-8817.2005.00140.x ↗
14. Ehrlich H. · Int. Geol. Rev. · 2010 · 52 · 66110.1080/00206811003679521 ↗
15. Maeda Y. · Int. J. Biol. Macromol. · 2008 · 42 · 46310.1016/j.ijbiomac.2008.03.002 ↗
16. Nagahama H. · Carbohydr. Polym. · 2008 · 73 · 29510.1016/j.carbpol.2007.11.034 ↗
17. Arias J. L. · Chem. Rev. · 2008 · 108 · 447510.1021/cr078269p ↗
18. Weiss I. M. · J. Struct. Biol. · 2006 · 153 · 26410.1016/j.jsb.2005.11.006 ↗
19. Ehrlich H. · J. Exp. Zool. B · 2007 · 308 · 34710.1002/jez.b.21156 ↗
20. Brunner E. · J. Struct. Biol. · 2009 · 168 · 53910.1016/j.jsb.2009.06.018 ↗
21. Ehrlich H. · Chem. Mater. · 2010 · 22 · 146210.1021/cm9026607 ↗
22. Ehrlich H. · Int. J. Biol. Macromol. · 2010 · 47 · 13210.1016/j.ijbiomac.2010.05.007 ↗
23. Ehrlich H. · J. Exp. Zool. (Mol. Dev. Evol.) · 2007 · 308 · 47310.1002/jez.b.21174 ↗
24. McLachlan J. · Can. J. Botany · 1965 · 43 · 70710.1139/b65-079 ↗
25. Falk M. · Can. J. Chem. · 1966 · 44 · 226910.1139/v66-342 ↗
26. Blackwell J. · J. Mol. Biol. · 1967 · 28 · 38310.1016/S0022-2836(67)80018-4 ↗
27. Herth W. · J. Ultrastruct. Res. · 1979 · 68 · 610.1016/S0022-5320(79)90137-0 ↗
28. Nassif N. · Chem. Soc. Rev. · 2011 · 40 · 84910.1039/C0CS00122H ↗
29. Ogasawara W. · Chem. Mater. · 2000 · 12 · 283510.1021/cm0004376 ↗
30. Jayakumar R. · Int. J. Biol. Macromol. · 2007 · 40 · 17510.1016/j.ijbiomac.2006.06.021 ↗
31. Jayakumar R. · e-Polymer · 2006 · 035 · 1
32. Madhumati K. · Int. J. Biol. Macromol. · 2009 · 45 · 28910.1016/j.ijbiomac.2009.06.009 ↗
33. Demadis K. D. · Adv. Colloid Interface Sci. · 2009 · 151 · 3310.1016/j.cis.2009.07.005 ↗
34. Alonso B. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2010 · 49 · 820110.1002/anie.201002104 ↗
35. Angew. Chem. 2010, 122, 8377–8380.10.1002/ange.201002104 ↗
36. Currie H. A. · Ann. Bot. (Oxford, U.K.) · 2007 · 100 · 138310.1093/aob/mcm247 ↗
37. Kröger N. · Curr. Opin. Chem. Biol. · 2007 · 11 · 66210.1016/j.cbpa.2007.10.009 ↗
38. Brunner E. · Appl. Microbiol. Biotechnol. · 2009 · 84 · 60710.1007/s00253-009-2140-3 ↗
39. Vournakis J. N. · J. Trauma · 2004 · S3
40. Vournakis, J. N.; Finkeilsztein, S.; Pariser, E. R.; Helton, M.PCT Int. Appl., WO 9515343, A1 19950608, 1995.
41. Vrieling E. G. · J. Phycol. · 1999 · 35 · 54810.1046/j.1529-8817.1999.3530548.x ↗
42. Coradin T. · Spectroscopy · 2004 · 18 · 56710.1155/2004/356207 ↗
43. Tanner S. F. · Macromolecules · 1990 · 23 · 357610.1021/ma00217a008 ↗
44. Pines A. · J. Chem. Phys. · 1973 · 59 · 56910.1063/1.1680061 ↗
45. Metz G. · J. Magn. Reson. A · 1994 · 110 · 21910.1006/jmra.1994.1208 ↗
46. Fung B. M. · J. Magn. Reson. · 2000 · 142 · 9710.1006/jmre.1999.1896 ↗
47. Ferguson D. B. · Anal. Chem. · 1995 · 67 · 334210.1021/ac00114a034 ↗
48. Brauer G. · 1975
49. Rinaudo M. · Prog. Polym. Sci. · 2006 · 31 · 60310.1016/j.progpolymsci.2006.06.001 ↗
50. Cárdenas G. · J. Appl. Polym. Sci. · 2004 · 93 · 187610.1002/app.20647 ↗
51. Kameda T. · Macromol. Biosci. · 2005 · 5 · 10310.1002/mabi.200400142 ↗
52. Kono H. · Biopolymers · 2004 · 75 · 25510.1002/bip.20124 ↗
53. Noishiki Y. · Biomacromolecules · 2003 · 4 · 89610.1021/bm0257513 ↗
54. Hsiao C. N. · J. Appl. Polym. Sci. · 2005 · 96 · 193610.1002/app.21650 ↗
55. Tilburey G. E. · J. Phys. Chem. B · 2007 · 111 · 463010.1021/jp068539s ↗
56. Ehrlich H. · Nature Chem. · 2010 · 2 · 108410.1038/nchem.899 ↗
57. Iler R. K. · 1979
58. Brunner E. · Phys. Chem. Chem. Phys. · 2004 · 6 · 85410.1039/b313261g ↗
59. Coradin T. · Colloids Surf. B · 2001 · 21 · 32910.1016/S0927-7765(01)00143-6 ↗
60. Mizutani T. · Bull. Chem. Soc. Jpn. · 1998 · 71 · 201710.1246/bcsj.71.2017 ↗
61. Massiot D. · Magn. Reson. Chem. · 2002 · 40 · 7010.1002/mrc.984 ↗
62. Thomas J. M. · Chem. Phys. Lett. · 1983 · 102 · 15810.1016/0009-2614(83)87384-9 ↗
63. Radeglia R. · Chem. Phys. Lett. · 1985 · 114 · 2810.1016/0009-2614(85)85048-X ↗
64. Helmecke O. · J. Colloid Interface Sci. · 2008 · 321 · 4410.1016/j.jcis.2008.01.006 ↗
65. Menzel H. · Chem. Commun. · 2003 · 299410.1039/B310201G ↗
66. Behrens P. · 2007
67. Patwardhan S. V. · Silicon Chem. · 2002 · 1 · 20710.1023/A:1021243810915 ↗
68. Patwardhan S. V. · Silicon Chem. · 2002 · 1 · 4710.1023/A:1016026927401 ↗
69. Patwardhan S. V. · Mater. Sci. Eng., C · 2003 · 23 · 49510.1016/S0928-4931(02)00278-3 ↗
70. Belton D. J. · Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. · 2008 · 105 · 596310.1073/pnas.0710809105 ↗