Particle accretion mechanism underlies biological crystal growth from an amorphous precursor phase

Advanced Functional Materials

Volumn 24, Issue 34, 2014, Pages 5420-5426

  Gal, Assaf ^a   Kahil, Keren ^a   Vidavsky, Netta ^a   Devol, Ross T ^b   Gilbert, Pupa U P A ^b,c   Fratzl, Peter ^d   Weiner, Steve ^a   Addadi, Lia ^a  

^a WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE   (Israel)

^b Wisconsin Electric Machines and Power Electronics Consortium   (United States)

^c UNIVERSITY OF WISCONSIN MADISON   (United States)

^d MAX PLANCK INSTITUTE OF COLLOIDS AND INTERFACES   (Germany)

Author keywords

amorphous calcium carbonate; biomineralization; calcite; crystal growth; sea urchin

Indexed keywords

AGGLOMERATION; AGGREGATES; BIOMINERALIZATION; CALCITE; CALCIUM; CALCIUM CARBONATE; CRYSTAL GROWTH; MAMMALS; MINERALS; NANOPARTICLES; SHELLFISH; TEXTURES;

AMORPHOUS CALCIUM CARBONATE; AMORPHOUS PRECURSORS; BIOGENIC MINERALS; DIFFERENT MECHANISMS; FORMATION PATHWAYS; MICROENVIRONMENTS; SEA URCHIN; TWO-STEP REACTIONS;

SINGLE CRYSTALS;

EID: 84921514269     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201400676     Document Type: Article

References (58)

1. H. A. Lowenstam, S. Weiner, On Biomineralization, Oxford University Press, New York 1989.
2. E. Beniash, J. Aizenberg, L. Addadi, S. Weiner, Proc. R. Soc. London Ser. B 1997, 264, 461.
3. S. Raz, P. C. Hamilton, F. H. Wilt, S. Weiner, L. Addadi, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 480.
4. J. Mahamid, A. Sharir, L. Addadi, S. Weiner, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 12748.
5. Y. Dauphin, Paläontologische Zeitschrift 2001, 75, 113.
6. X. D. Li, W. C. Chang, Y. J. Chao, R. Z. Wang, M. Chang, Nano Letters 2004, 4, 613.
7. Y. Oaki, H. Imai, Small 2006, 2, 66.
8. N. Watabe, D. G. Sharp, K. M. Wilbur, J. Biophys. Biochem. Cytol. 1958, 4, 281.
9. Y. Isa, Mar. Biol. 1986, 93, 91.
10. J. P. Cuif, Y. Dauphin, J. Struct. Biol. 2005, 150, 319.
11. M. Cusack, Y. Dauphin, P. Chung, A. Perez-Huerta, J. P. Cuif, J. Struct. Biol. 2008, 164, 96.
12. D. E. Jacob, A. L. Soldati, R. Wirth, J. Huth, U. Wehrmeister, W. Hofmeister, Geochim. Cosmochim. Ac. 2008, 72, 5401.
13. D. Gebauer, A. Volkel, H. Colfen, Science 2008, 322, 1819.
14. E. M. Pouget, P. H. H. Bomans, J. A. C. M. Goos, P. M. Frederik, G. de With, N. A. J. M. Sommerdijk, Science 2009, 323, 1455.
15. L. B. Gower, D. J. Odom, J. Cryst. Growth 2000, 210, 719.
16. A. F. Wallace, L. O. Hedges, A. Fernandez-Martinez, P. Raiteri, J. D. Gale, G. A. Waychunas, S. Whitelam, J. F. Banfield, J. J. De Yoreo, Science 2013, 341, 885.
17. P. Raiteri, J. D. Gale, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17623.
18. E. D. Eanes, I. H. Gillessen, A. S. Posner, Nature 1965, 208, 365.
19. L. J. Wang, G. H. Nancollas, Chem. Rev. 2008, 108, 4628.
20. W. J. E. M. Habraken, J. H. Tao, L. J. Brylka, H. Friedrich, L. Bertinetti, A. S. Schenk, A. Verch, V. Dmitrovic, P. H. H. Bomans, P. M. Frederik, J. Laven, P. van der Schoot, B. Aichmayer, G. de With, J. J. DeYoreo, N. A. J. M. Sommerdijk, Nat. Commun. 2013, 4.
21. J. Baumgartner, A. Dey, P. H. H. Bomans, C. Le Coadou, P. Fratzl, N. A. J. M. Sommerdijk, D. Faivre, Nat. Mater. 2013, 12, 310.
22. H. Colfen, M. Antonietti, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 5576.
23. R. Q. Song, H. Colfen, Adv. Mater. 2010, 22, 1301.
24. J. Seto, Y. R. Ma, S. A. Davis, F. Meldrum, A. Gourrier, Y. Y. Kim, U. Schilde, M. Sztucki, M. Burghammer, S. Maltsev, C. Jager, H. Colfen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 7126.
25. C. Li, L. M. Qi, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 2388.
26. J. Ihli, Y. Y. Kim, E. H. Noel, F. C. Meldrum, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 1575.
27. S. Weiner, L. Addadi, Annu. Rev. Mater. Res. 2011, 41, 21.
28. A. Gal, W. Habraken, D. Gur, P. Fratzl, S. Weiner, L. Addadi, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 4867.
29. A. Gal, V. Brumfeld, S. Weiner, L. Addadi, D. Oron, Adv. Mater. 2012, 24, OP77.
30. Y. Levi-Kalisman, G. Falini, L. Addadi, S. Weiner, J. Struct. Biol. 2001, 135, 8.
31. G. M. Khalifa, S. Weiner, L. Addadi, Cryst. Growth Des. 2011, 11, 5122.
32. E. Asenath-Smith, H. Y. Li, E. C. Keene, Z. W. Seh, L. A. Estroff, Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2891.
33. A. P. Vinogradov, The Elementary Chemical Composition of Marine Organisms, Yale University, New Haven 1953.
34. A. Al-Sawalmih, C. Li, S. Siegel, P. Fratzl, O. Paris, Adv. Mater. 2009, 21, 4011.
35. J. R. Clarkson, T. J. Price, C. J. Adams, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1992, 88, 243.
36. S. Raz, P. C. Hamilton, F. H. Wilt, S. Weiner, L. Addadi, Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 480.
37. Y. U. T. Gong, C. E. Killian, I. C. Olson, N. P. Appathurai, A. L. Amasino, M. C. Martin, L. J. Holt, F. H. Wilt, P. U. P. A. Gilbert, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 6088.
38. Y. Politi, R. A. Metzler, M. Abrecht, B. Gilbert, F. H. Wilt, I. Sagi, L. Addadi, S. Weiner, P. U. P. A. Gilbert, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 17362.
39. A. Doran, M. Church, T. Miller, G. Morrison, A. T. Young, A. Scholl, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 2012, 185, 340.
40. E. Beniash, L. Addadi, S. Weiner, J. Struct. Biol. 1999, 125, 50.
41. A. Guinier, X-Ray Diffraction in Crystals, Imperfect Crystals, and Amorphous Bodies, W.H. Freeman, San Francisco, CA 1963.
42. B. Pokroy, A. N. Fitch, E. Zolotoyabko, Adv. Mater. 2006, 18, 2363.
43. N. Koga, Y. Z. Nakagoe, H. Tanaka, Thermochim. Acta 1998, 318, 239.
44. H. K. Henisch, Crystals in Gels and Liesegang Rings, Cambridge University Press, Cambridge 2005.
45. P. M. Dove, M. F. Hochella, Geochim. Cosmochim. Ac. 1993, 57, 705.
46. J. Klasa, E. Ruiz-Agudo, L. J. Wang, C. V. Putnis, E. Valsami-Jones, M. Menneken, A. Putnis, Geochim. Cosmochim. Ac. 2013, 117, 115.
47. C. J. Stephens, S. F. Ladden, F. C. Meldrum, H. K. Christenson, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 2108.
48. F. H. Wilt, Zool. Sci. 2002, 19, 253.
49. P. Hartman, W. G. Perdok, Acta Crystallogr. 1955, 8, 49.
50. L. Addadi, Z. Berkovitchyellin, I. Weissbuch, J. Vanmil, L. J. W. Shimon, M. Lahav, L. Leiserowitz, Angew. Chem. Int. Ed. 1985, 24, 466.
51. K. Okazaki, S. Inoue, Dev. Growth Differ. 1976, 18, 413.
52. A. Berman, J. Hanson, L. Leiserowitz, T. F. Koetzle, S. Weiner, L. Addadi, Science 1993, 259, 776.
53. S. Mann, Biomineralization: Principles and Concepts in Bioinorganic Materials Chemistry, Oxford University Press, New York 2001.
54. J. Aizenberg, J. Hanson, T. F. Koetzle, S. Weiner, L. Addadi, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 881.
55. A. L. Goodwin, F. M. Michel, B. L. Phillips, D. A. Keen, M. T. Dove, R. J. Reeder, Chem. Mater. 2010, 22, 3197.
56. J. Aizenberg, D. A. Muller, J. L. Grazul, D. R. Hamann, Science 2003, 299, 1205.
57. S. Weiner, J. Exp. Zool. 1985, 234, 7.
58. A. Buffet, A. Rothkirch, R. Dohrmann, V. Korstgens, M. M. A. Kashem, J. Perlich, G. Herzog, M. Schwartzkopf, R. Gehrke, P. Muller-Buschbaum, S. V. Roth, J. Synch. Rad. 2012, 19, 647.