sábado, 12 de mayo de 2018

Nanoestructura del hueso humano

Las propiedades del hueso se pueden atribuir a su organización jerárquica, donde los elementos pequeños forman estructuras más grandes. Sin embargo, la organización a escala nanométrica y la relación entre los componentes principales del hueso (mineral y proteína) no se han entendido completamente. Recientemente, equipos de investigación de la Universidad de York y del Imperial College de Londres, han demostrado, utilizando imágenes 3D del mineral en hueso humano a escala nanométrica, que los cristales minerales tienen una estructura jerárquica integrada a  la estructura de mayor escala del esqueleto. Los resultados de la investigación se publicaron en el artículo “Fractal-like hierarchical organization of bone begins at the nanoscale” de la revista Science (3 de mayo 2018).
Crédito: Dr Roland Kröger
Los investigadores combinaron varias técnicas avanzadas basadas en la microscopía electrónica y descubrieron que los principales bloques de construcción de mineral a escala nanométrica son los nanocristales curvos en forma de aguja capaces de formar plaquetas más grandes y retorcidas semejantes a las paletas de una hélice. Las cuchillas se fusionan continuamente y dividen a lo largo de la fase proteica del hueso. El mineral y la proteína entrelazados forman redes continuas para proporcionar la fuerza esencial de los huesos funcionales. La combinación de los dos materiales de una manera jerárquica proporciona hueso con propiedades mecánicas superiores a las de sus componentes individuales. Además del gran número de estructuras anidadas, una característica común de todas ellas es una ligera curvatura, responsable de proporcionar una geometría retorcida. Por nombrar algunas: los cristales minerales son curvos, los hilos de proteína (colágeno) están trenzados, las fibrillas de colágeno mineralizadas se retuercen y los huesos completos tienen un giro, como los de la forma curva de una costilla. Los fractales (objetos cuya estructura se repite a diferentes escalas) son comunes en la naturaleza: se pueden ver patrones auto-similares en relámpagos, líneas costeras, ramas de árboles, nubes y copos de nieve. El estudio de la nanoestructura permite concluir que la estructura del hueso sigue un principio de orden fundamental en la naturaleza.

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