Halochromic modulation of amorphous calcium carbonate crystallization driven by pH-responsive bioinspired organic pigments
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Le résumé fourni par la source
Colors in biominerals often arise from the occlusion of low-molecular-weight organic pigments within calcium carbonate (CaCO3) mineral phases during biomineralization processes; however, the physicochemical origin of these colors has been overlooked. Here, inspired by the growth of colored sea urchin spines that occurs through amorphous CaCO3 (ACC) precursors, we show an in-vitro halochromic modulation of ACC crystallization. In this mechanism, the deprotonation of a natural red pigment naphthazarin (NZ) is driven by pH variations during mineral formation and subsequently stabilized within CaCO3- hybrid pigments. The latter show lavender-blue to violet-blue hues upon crystallization. NZ has a minimal impact on ACC formation and crystallization occurring through local dissolution and reprecipitation mechanisms; however, it limits the formation of vaterite and calcite distorted nanodomains and leads to the emergence of deprotonated NZ nano-occlusions whose interaction with calcite is likely mediated by water. Overall, this study brings insights into the processes behind the coloration of biomineralized organisms.
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