人为骨头的下一代可能依靠从海运的一些个秘密。 从美国能源部的科学家劳伦斯伯克利国家实验室利用了海水冻结开发比用于综合骨头当前的材料四次严格的多孔的方式，象脚手架的材料。
虽然仍然进入调查阶段，此物质的差异可能也用于力量和轻微是必要的，例如牙插入物，飞机和制造计算机硬件的无数应用。
如在 2006年 1月 27日的报告日记帐科学的编辑，伯克利实验室科学家开发了反映珍珠层复杂结构，是在一些软体动物壳找到的一种细致层状物质，例如牡蛎和鲍鱼的综合。 科学家有长期寻找复制珍珠层的力量和轻微在陶瓷材料，但是珍珠层的结构变化在几个长度缩放比例，从测微表到毫微米。 复制所有这些缩放比例 -- 造成珍珠层整体性能的其中每一 -- 在综合物质是非常困难的。 然后，伯克利实验室研究员认为海冰。
“我们允许本质引导这个进程。 海水为什么可能冻结象层状材料，因此不是使用此属性转换仿造珍珠层”的陶瓷安东尼 Tomsia 说伯克利实验室的材料学分部的，开发与材料学分部研究员西尔万 Deville 的综合，爱德华多 Saiz 和 Ravi Nalla。
在过去几年， Tomsia 和同事运作制造比人为是更多骨头的人为骨头，意味它适应随着时间的推移更改生理条件和滤网与周围的组织。 相反，今天人工接缝由经常触发炎症和免疫反应的金属合金和陶瓷做，或者可能在仅几年以后要求更正的手术。 对更好的生物材料的需要由扩大需求进一步强调对人工接缝。 超过 150,000 熟悉内情的替换和接近 300,000 膝盖替换在 2000年执行，根据健康状况统计国家中心。 当婴儿潮出生者变老，这些编号预计在将来胀大。
由于对更加持久的人为骨头的迫切需要，象 Tomsia 的研究员开发了采取他们的从本质的提示的材料。 在这种情况下， Tomsia 和同事转向了海洋。 当海水冻结时，纯冰水晶形成层，而杂质例如盐和微生物从形成的冰在冰晶之间的通道被逐出并且被坑害。 这个结果是大致类似于珍珠层的象薄酥饼的建筑的一个层型结构。
伯克利实验室小组相信此同样冻结过程可能用于转换接近于仿造珍珠层的韧性和轻微的精妙地层状材料。 他们创建了 hydroxyapatite 含水暂挂，是骨头矿物要素。 然后，他们冻结了它。 象在海冰的杂质， hydroxyapatite在冰晶之间的空间集中，创建象珍珠层的材料层和层。
他们也发现通过增加此冻结过程的费率，这个层型结构在缩放比例减少。 最终，他们获得了评定一微米的一个微结构，或者一百万分之一仪表。 比较起来，珍珠层的结构评定一微米的一半。
“我们是一半每远离仿造本质的微米”， Tomsia 说。
在冰通过升华后被取消，这个结果是一个多孔脚手架该组成由的 hydroxyapatite 碰撞相似性的展览对在各种各样的长度缩放比例间的珍珠层的多层的结构。 象珍珠层，每层表面是粗砺的，帮助层锁定到位与任何物质装载在他们之间的空间。 并且有些桥梁形成在层之间，应该增加破裂阻力。
“这些特性造成脚手架的机械韧性。 镇压不繁殖，当容易地和更多能源是需要的中断材料”，说 Tomsia。 “这比用于骨头替代项当前的多孔 hydroxyapatite 材料使脚手架四次加强”。
将来，伯克利实验室科学家希望剪裁脚手架，以便它促进骨头组织重新生成。 要执行此，在脚手架的层之间的空间可以充满降低在几种星期、解放的抗生素和化合物范围刺激骨头增长的一个有机聚合物。
这个想法是安置此密集的 hydroxyapatite 聚合物综合在新的骨头需要增长的机体。 随着时间的推移，当这个聚合物降低，脚手架变得更加多孔，并且增长因子激活，提示骨细胞侵略新建立的毛孔。
“多孔性在原处将被创建允许骨头增长”， Tomsia 说。 “当这个聚合物降低时，骨细胞可能激增到多孔陶瓷脚手架，允许老骨头熔化与新的骨头。 我们提供这个机体以脚手架，并且这个工作的其余由细胞完成”。
伯克利实验室科学家也希望创建是足够大与人工接缝一起使用的范例。 他们的许多应用的冰templated 也制造技术暂挂承诺除人为骨头之外。 脚手架可以由所有解决方法，不仅仅 hydroxyapatite 做，并且在层之间的空间可以渗入与各种各样的熔融金属、聚合物和树脂。
最终，他们的技术可能启用生产与不可能天生达到或常规处理技术的属性的新的材料。 它与科学家的能力从无限数目的物质组合选择结合本质的复杂的结构，被设计在各种各样的长度缩放比例。
“人们想要严格，轻和多孔材料，几乎是一个自相矛盾的说法，但是本质执行它”， Tomsia 说。 “骨头由磷酸钙和胶原做，是非常弱的两个。 但是本质把他们混合在一起在室温和，不用含毒物化学制品创建是非常坚韧的事 -- 这迷住我们”。
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