Los científicos han producido una reconstrucción en nanoescala 3D de la estructura mineral del hueso.
El hueso funciona igual de bien, ya sea en un guepardo acelerado o en un elefante pesado, gracias a su dureza y resistencia.
Las propiedades del hueso pueden atribuirse a su organización jerárquica, donde los elementos pequeños forman estructuras más grandes.
Sin embargo, la organización a nanoescala y la relación entre los componentes principales del hueso - mineral y proteína - no se han entendido completamente.
Usando imágenes avanzadas en 3D a escala nanométrica del mineral en el hueso humano, los equipos de investigación de la Universidad de York y el Imperial College de Londres han demostrado que los cristales minerales del hueso tienen una estructura jerárquica integrada en la estructura del esqueleto a mayor escala.
Los investigadores combinaron una serie de técnicas avanzadas basadas en microscopía electrónica y descubrieron que los principales bloques de construcción de minerales a escala nanométrica son nanocristales curvos en forma de aguja que forman plaquetas retorcidas más grandes que se asemejan a las palas de la hélice.
Las cuchillas se fusionan continuamente y se dividen a lo largo de la fase proteica del hueso. El mineral y la proteína que se entrelazan forman redes continuas para proporcionar la fuerza esencial para los huesos funcionales.
El autor principal, profesor asociado Roland Kröger, del Departamento de Física de la Universidad de York, dijo: "El hueso es un compuesto intrigante de esencialmente dos materiales, el colágeno proteico flexible y el mineral duro llamado apatita".
"Se discute mucho sobre la forma en que estas dos fases rígidas y flexibles se combinan de manera única para proporcionar dureza y resistencia al hueso".
"La combinación de los dos materiales de manera jerárquica proporciona al hueso propiedades mecánicas que son superiores a las de sus componentes individuales y encontramos que hay 12 niveles de jerarquía en el hueso".
La Dra. Natalie Reznikov, anteriormente del Imperial College de Londres y autora del artículo, dijo: "Si comparamos este arreglo, por ejemplo, con un individuo que vive en una habitación de una casa, esto se extiende a una casa en una calle, luego la calle en un vecindario, un vecindario en una ciudad, un país y todo sigue. ¡Si continúas a 12 niveles estás alcanzando el tamaño de una galaxia! "
La profesora Molly Stevens, del Imperial College de Londres, agregó: "Este trabajo se basa en los hombros de muchos hermosos estudios previos que investigan las propiedades fundamentales y la estructura del hueso y ayuda a desbloquear una importante pieza faltante del rompecabezas".
Además de la gran cantidad de estructuras anidadas en el hueso, una característica común de todas ellas es una ligera curvatura, que proporciona una geometría retorcida. Por nombrar algunas, los cristales minerales están curvados, las hebras de proteínas colágeno están trenzadas, las mineralizadaslas fibrillas de colágeno se retuercen, y todos los huesos tienen un giro, como los que se ven en la forma curva de una costilla, por ejemplo.
Los fractales son comunes en la naturaleza: puedes ver patrones similares en los rayos, las costas, las ramas de los árboles, las nubes y los copos de nieve. Esto significa que la estructura del hueso sigue un principio fundamental de orden en la naturaleza.
Los autores creen que la estructura ósea tipo fractal es una de las razones clave de sus atributos notables.
Los hallazgos se publican en la revista ciencia .
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Materiales proporcionado por Universidad de York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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