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Hueso de sepia

Vista superior e inferior de un hueso de sepia, el órgano de flotación y la concha interna de una sepia. Hueso de sepia de Sepia officinalis (de izquierda a derecha: vistas vent...

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Vista superior e inferior de un hueso de sepia, el órgano de flotación y la concha interna de una sepia.
Hueso de sepia de Sepia officinalis (de izquierda a derecha: vistas ventral, dorsal y lateral). El hueso mide aproximadamente 15 cm de largo.
Sepia común Sepia officinalis
Tortuga con hueso de sepia
Hueso fósil de sepia de la especie del Plioceno Sepia rugulosa
Gladio fosilizado con aspecto de hueso de sepia de Trachyteuthis [ 1 ]

El hueso de sepia , también conocido como hueso de calamar , es una estructura interna dura y quebradiza (una concha interna ) que se encuentra en todos los miembros de la familia Sepiidae , comúnmente conocida como sepia , dentro de los cefalópodos . En otras familias de cefalópodos se le llama gladius .

El hueso de sepia está compuesto principalmente de aragonita . Es una estructura con cámaras que el animal puede llenar con gas o líquido para controlar la flotabilidad . En la parte ventral (inferior) del hueso de sepia se encuentra el sifón altamente modificado ; este es el órgano con el que el hueso de sepia se llena de gas o líquido. [ 2 ] La estructura microscópica del hueso de sepia consiste en capas estrechas conectadas por numerosos pilares verticales.

Dependiendo de la especie, los huesos de sepia implosionan a una profundidad de 200 a 600 metros (660 a 1970  pies) . Debido a esta limitación, la mayoría de las especies de sepia viven en el fondo marino en aguas poco profundas, generalmente en una plataforma continental . [ 3 ]

Tras la muerte de una sepia, su cuerpo se descompone, dejando únicamente el hueso, que a menudo aparece en las playas.

Usos humanos

En el pasado, los huesos de sepia se molían para hacer polvo de pulir, que era utilizado por los orfebres . [ 4 ] El polvo también se añadía a la pasta de dientes , [ 5 ] y se usaba como antiácido con fines medicinales [ 4 ] o como absorbente . También se usaban como material artístico para tallar durante los siglos XIX [ 6 ] [ 7 ] y XX  . [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

Suplemento de calcio para aves

Actualmente, los huesos de sepia se utilizan comúnmente como suplementos dietéticos ricos en calcio para aves enjauladas , chinchillas , cangrejos ermitaños , reptiles , camarones , caracoles y gallinas ponedoras . No están destinados al consumo humano. [ 13 ] [ 14 ] Se encuentran fácilmente disponibles en tiendas de mascotas.

Producción de cal

Como materia prima biogénica rica en carbonato, el hueso de sepia tiene potencial para ser utilizado en la producción de cal calcítica . [ 15 ]

fabricación de joyas

Debido a que el hueso de sepia puede soportar altas temperaturas y se talla fácilmente, sirve como material para la fabricación de moldes para pequeñas piezas de metal fundido para la creación de joyas y pequeños objetos escultóricos. [ a ]

También puede utilizarse como molde en el proceso de fundición de peltre.

Estructura interna

La microestructura del hueso de sepia consta de dos componentes: septos horizontales y pilares verticales. Ambos componentes están compuestos predominantemente de aragonita . [ 16 ] Los septos horizontales dividen el hueso de sepia en cámaras separadas. Estas cámaras están sostenidas por los pilares verticales, que tienen una estructura corrugada (u ondulada). [ 16 ] El grosor de estos pilares varía según la especie, pero suele ser de unos pocos micrómetros. [ 16 ] [ 17 ] Los septos horizontales suelen ser más gruesos que los pilares verticales y consisten en una estructura de doble capa. La capa superior de los septos y las paredes consiste en cristales alineados verticalmente, mientras que la subcapa inferior consiste en nanobarras rotadas entre sí para formar una estructura de " contrachapado ". [ 17 ] En general, esta microestructura de cámaras da como resultado que el hueso de sepia tenga una porosidad superior al 90% en volumen. [ 17 ]

Propiedades mecánicas

El hueso de sepia ha sido estudiado extensamente debido a su capacidad de ser simultáneamente ligero, rígido y tolerante al daño. Esta combinación de propiedades mecánicas ha llevado a la investigación de espumas cerámicas biomiméticas inspiradas en el hueso de sepia . [ 18 ] Además, debido a sus propiedades mecánicas, el hueso de sepia se ha utilizado como andamio en superconductores [ 19 ] y aplicaciones de ingeniería de tejidos . [ 20 ] El peso ligero del hueso de sepia deriva de su alta porosidad (más del 90% en volumen). [ 17 ] La rigidez del hueso de sepia surge de la composición de la estructura de cámaras de aproximadamente 95% de aragonita (un material rígido) y 5% de material orgánico . [ 17 ] Dado que la rigidez de un compuesto estará dominada por el material con la mayor fracción de volumen, el hueso de sepia también es rígido. La rigidez específica del hueso de sepia en una especie se midió en tan alto como 8,4 [(MN)m/kg]. [ 17 ] La propiedad más interesante del hueso de sepia es su capacidad para tolerar daños, dado que la aragonita es un material frágil . La alta tolerancia al daño puede vincularse a la microestructura única del hueso de sepia . [ 18 ]

Proceso de deformación

Debido al estilo de vida marino de la sepia, el hueso de sepia debe ser capaz de soportar grandes fuerzas de compresión del agua y, al mismo tiempo, evitar una rotura quebradiza repentina . El hueso de sepia de algunas especies, bajo compresión, ha demostrado una energía específica comparable a la de algunas espumas avanzadas fabricadas con materiales más flexibles, como metales y polímeros . [ 17 ] La alta absorción de energía es resultado de varios factores.

The failure of the cuttlebone occurs in three distinct stages: local crack formation, crack expansion, and densification.[17] Crack formation typically occurs in the middle of the vertical walls in the chambered structure of the cuttlebone.[17] The location of crack formation is controlled by the waviness in the corrugated structure of the walls. The waviness of the walls in the cuttlebone provides an optimized balance between stiffness and brittleness of the overall structure.[18] This wavy structure inhibits crack propagation, increasing the energy input necessary for failure. After sufficient damage has occurred to the walls of the cuttlebone, a process known as densification occurs whereby the walls gradually compact while fracture continues.[17] Significant energy is dissipated in the continued cracking of the walls while densification is occurring. It has also been observed that under compressive stresses, the horizontally layered chambers of the cuttlebone will fail sequentially. While one chamber is undergoing fracture and densification, the other chambers will not deform until the septum between the chambers has been penetrated.[17] The septum is significantly stronger than the vertical walls due to its "plywood" structure further increasing the total energy needed for complete structural failure of the cuttlebone.

See also

Explanatory footnotes

  1. ↑Jewelers prepare cuttlebone for use as a mold by cutting it in half and rubbing the two sides together until they fit flush against one another. Then the casting can be done by carving a design into the cuttlebone, adding the necessary sprue, melting the metal in a separate pouring crucible, and pouring the molten metal into the mold through the sprue. Finally, the sprue is sawed off and the finished piece is polished.

References

  1. ↑Fuchs, D.; Engeser, T.; Keupp, H. (2007). "Gladius shape variation in coleoid cephalopod Trachyteuthis from the upper Jurassic nusplingen and Solnhofen plattenkalks"(PDF). Acta Palaeontologica Polonica. 52 (3): 575–589.
  2. ↑Rexfort, A.; Mutterlose, J. (2006). "Stable isotope records from Sepia officinalis — a key to understanding the ecology of belemnites?". Earth and Planetary Science Letters. 247 (3–4): 212. Bibcode:2006E&PSL.247..212R. doi:10.1016/j.epsl.2006.04.025.
  3. ↑Norman, M.D. (2000). Cephalopods: A world guide. Conch Books.
  4. 12"Uses for cuttlebone. The time when it was used as a medicine (1912)". Alton Evening Telegraph. 3 October 1912. p. 7. Retrieved 21 January 2016.
  5. ↑"Do you know this?". The World's News. 8 July 1950. p. 26. Retrieved 21 January 2016.
  6. ↑"Wesleyan anniversary". Portland Guardian and Normanby General Advertiser. 17 October 1872. p. 2. Retrieved 21 January 2016.
  7. ↑"Carnival at Norwood". Evening Journal. 24 October 1898. p. 3. Retrieved 21 January 2016.
  8. ↑"Eleanor Barbour's pages for country women". Chronicle. 16 July 1942. p. 26. Retrieved 21 January 2016.
  9. ↑"Note book cuttlefish". The Register News-Pictorial. 17 May 1930. p. 3S. Retrieved 21 January 2016.
  10. ↑"Models from cuttle-fish". The Age. Interesting Hobbies. 30 June 1950. p. 5S. Retrieved 21 January 2016.
  11. ↑"Back to semaphore celebrations". Port Adelaide News. 13 December 1929. p. 3. Retrieved 21 January 2016.
  12. ↑"Out among the people". The Advertiser. 12 May 1943. p. 6. Retrieved 21 January 2016.
  13. ↑Norman, M.D.; Reid, A. (2000). A Guide to Squid, Cuttlefish, and Octopuses of Australasia. CSIRO Publishing.
  14. ↑ Zhu, XD; Luo, JY; Kong, DD; Wu, JJ; Sheng, P.; Yang, MH (2019). "海螵蛸中砷形态分析及限量标准研究 - 中国知网" [ Análisis de especiación de arsénico en Endoconcha Sepiae e investigación sobre su estándar límite ] . Zhongguo Zhong Yao Za Zhi = Zhongguo Zhongyao Zazhi = Revista China de Materia Médica China . 44 (23): 5065– 5071. doi : 10.19540/j.cnki.cjcmm.20190903.201 . PMID 32237338 . generalmente contiene una alta concentración de arsénico 
  15. ^ Ferraz, E.; Gamelas, JAF; Coroado, J.; Monteiro, C.; Rocha, F. (20 de julio de 2020). "Explorando el potencial de los residuos de sepia para producir cal de construcción" . Materiales de Construcción . 70 (339): 225. doi : 10.3989/mc.2020.15819 . hdl : 10400.26/38428 . ISSN 1988-3226 . 
  16. 1 2 3 Checa, Antonio G.; Cartwright, Julyan HE ; Sánchez-Almazo, Isabel; Andrade, José P.; Ruiz-Raya, Francisco (septiembre de 2015). "La sepia Sepia officinalis (Sepiidae, Cephalopoda) construye sepia a partir de un precursor de cristal líquido" . Informes científicos . 5 (1) 11513. arXiv : 1506.08290 . Código Bib : 2015NatSR...511513C . doi : 10.1038/srep11513 . ISSN 2045-2322 . PMC 4471886 . PMID 26086668 .   
  17. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Yang, Ting; Jia, Zian; Chen, Hongshun; Deng, Zhifei; Liu, Wenkun; Chen, Liuni; Li, Ling (22 de septiembre de 2020). "Diseño mecánico del hueso de sepia altamente poroso: un tanque de flotabilidad duro biocerámico para sepias" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 117 (38): 23450– 23459. Bibcode : 2020PNAS..11723450Y . doi : 10.1073/pnas.2009531117 . ISSN 0027-8424 . PMC 7519314. PMID 32913055 .   
  18. 1 2 3 "La microestructura del hueso de sepia se encuentra en un 'punto óptimo'"ScienceDaily . Consultado el 14 de mayo de 2021 .
  19. ↑ Culverwell, Emily; Wimbush, Stuart C.; Hall, Simon R. (2008). "Síntesis biotemplada de un superconductor macroporoso ordenado con alta densidad de corriente crítica utilizando una plantilla de hueso de sepia" . Chem. Commun. (9): 1055–1057 . doi : 10.1039/B715368F . ISSN 1359-7345 . PMID 18292888 .  
  20. ↑ Kannan, S.; Rocha, JHG; Agathopoulos, S.; Ferreira, JMF (marzo de 2007). "Andamios de hidroxiapatita sustituida con flúor cultivados hidrotermalmente a partir de huesos de sepia aragoníticos" . Acta Biomaterialia . 3 (2): 243– 249. doi : 10.1016/j.actbio.2006.09.006 . PMID 17127113 . 
  • Neige, P. (2003). "Combinando disparidad con diversidad para estudiar el patrón biogeográfico de Sepiidae" (PDF) . Berliner Paläobiologische Abhandlungen . 3 : 189-197 .
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