Känd som polychaete mask, den använder spetsen på käken för att injicera dödligt gift. Utformningen av käken, med en gradient av hårda material vid spetsen ansluten till mjukare vävnader, avleder kraft och förhindrar allvarliga skador på käken. Gradienten i mekaniska egenskaper är korrelerad med antalet metalljoner som är tillgängliga för bindning. Denna mekanism inspirerade till ett nytt tillvägagångssätt för att generera styvhetsgradienter i människotillverkade polymerer. Genom en enkel process, forskare kontrollerade densiteten av metalljonerna längs ett prov. Gradienten i metalljoninteraktioner skapade en kontinuerlig gradient i mekaniska egenskaper som sträckte sig över en 200-faldig förändring i styvhet, närmar sig biologins.

Mekaniska gradienter (det vill säga från hård till mjuk) kan förhindra skador från stora krafter. Det är svårt att designa material med stora lutningar. Provet har hittills det största kontinuerliga spannet i konstgjorda material. Eftersom materialet är tillverkat med vanlig laboratorieutrustning, det kan göras allmänt tillgängligt för ett brett spektrum av användningsområden. Sådana material kan användas som mer fjädrande delar i fordon, batterier, och kraftproduktionsanordningar. Ytterligare, resultaten tar upp långvariga problem i design och bildning av elastiska polymermaterial.

Mekaniska gradienter används ofta i naturen för att förhindra skador från stora krafter genom att skapa en mjuk övergång från starka till svaga biologiska material. Denna process gör att levande organismer kan motstå enorma krafter. Den uppkomna spänningen försvinner när den överförs från hårda yttre bihang till svagare, lätt skadad, inre mjuka vävnader. Syntetiska efterlikningar av dessa naturliga strukturer är mycket önskvärda för att förbättra fördelningen av spänningar vid gränssnitt och minska kontaktdeformation i konstgjorda material. Nuvarande syntetiska gradientmaterial lider vanligtvis av icke-kontinuerliga övergångar, relativt små gradienter i mekaniska egenskaper, och svåra synteser.

Forskare vid University of California-Irvine har tagit sig an både design- och syntetiska utmaningar genom att hämta inspiration från polychaete-masken. Masken skapar en mekanisk gradient som förhindrar skador på käken under bitning och giftinjektion. Maskens käke använder ett system med ett ökande antal tvärbindningar mellan metalljoner och proteiner som selektivt kan binda till dessa joner. I det nya mänskliga materialet, zink, koppar, eller koboltjoner interagerar dynamiskt, icke-permanent sätt med motiv som efterliknar proteinkemin. Bindningsliganderna är kovalent bundna till polymerer och härledda från kvävebaserade delar (imidazoler). I vilken utsträckning en specifik region är styv eller mjuk beror på densiteten av metalljoner - en högre densitet ger ett styvare material. Att variera denna densitet över materialets längd genererar en rad mekaniska egenskaper ungefär som de som finns i maskens käke.

Denna metalljongradient skapades med en mycket enkel process. En polymer fästes vid en anordning som långsamt lyfte polymeren ur en metallsaltlösning. På samma gång, ytterligare metalllösning injicerades i den ursprungliga lösningen. Denna kombination tillsammans med de dynamiska metall-ligand-interaktionerna är vad som möjliggjorde att den kontinuerliga metalljongradienten bildades längs längden av polymermaterialet. Den högsta styvheten inträffade vid den ände som förblev längst i metalllösningen och minskade gradvis på ett sätt som korrelerade väl med exponeringen för saltlösningen. Det största och mest väldefinierade gradientområdet visade en 230-faldig ökning av styvheten. Storleken på denna räckvidd liknar den som ses i bläckfisknäbbar, vilket är en standard för många gradientmaterial.

Korrelationen mellan metallkoncentration och mekaniska gradienter indikerar att metall-imidazol-interaktionerna ökar elasticiteten. Detta enkla tillvägagångssätt kan generaliseras för att skapa en mängd olika material.