La generación siguiente de hueso artificial puede confiar en algunos secretos del mar. Los Científicos del Ministerio de los E.E.U.U. de Laboratorio Nacional de Lorenzo Berkeley de la Energía han aprovechado la manera que el agua de mar congela para desarrollar un poroso, andamio-como el material que es cuatro veces más fuerte que el material usado actualmente en hueso sintetizado.
Aunque aún en los escenarios de investigación, las variaciones de esta substancia se podrían también utilizar en una miríada de las aplicaciones en las cuales la fuerza y la ligereza son imprescindible, por ejemplo los implantes dentales, la fabricación del aeroplano y hardware.
Como se explica en la edición del 27 de enero de 2006 de la Ciencia del gorrón, los científicos del Laboratorio de Berkeley desarrollaron un compuesto que refleja la estructura compleja del nácar, que es una substancia fino acodada encontrada en algunos shelles del molusco, tales como ostras y olmo. Los Científicos han intentado de largo duplicar la fuerza y la ligereza del nácar en materiales de cerámica, pero la configuración del nácar varía en varias escalas de la longitud, de micrómetros a los nanómetros. Repliegue de todas estas escalas -- que contribuye al funcionamiento total del nácar -- en sintético una substancia es extremadamente difícil. Entonces, los investigadores del Laboratorio de Berkeley pensaron en el hielo marino.
“Permitimos que la naturaleza conduzca el proceso. El Agua De Mar puede congelar como un material acodado, así que porqué no uso esta propiedad de echar la cerámica que nácar mimético,” dice a Antonio Tomsia de la División de las Ciencias Materiales del Laboratorio de Berkeley, que desarrolló el compuesto con los investigadores compañeros Silvano Deville de la División de las Ciencias Materiales, Eduardo Saiz, y Ravi Nalla.
Durante los últimos años, Tomsia y los colegas han trabajado para fabricar el hueso artificial que es más hueso que artificial, significando que se adapta a cambiar condiciones y endentados fisiológicos con el tejido circundante en un cierto plazo. En cambio, las juntas artificiales de hoy se hacen de las aleaciones y de la cerámica del metal que accionan a menudo la inflamación e inmunorespuestas, o pueden requerir cirugía correctiva después solamente de algunos años. La necesidad de mejores biomateriales es subrayada más a fondo por la demanda creciente de juntas artificiales. El repuesto de Más de 150.000 caballetes y casi 300.000 repuestos del codo fueron realizados en 2000, según el Centro Nacional para las Estadísticas de Salud. Se prevee que Estos números se hinchen en el futuro mientras que los nacidos en el baby boom envejecen.
Debido a la necesidad acuciante de un hueso artificial más duradero, los investigadores como Tomsia han desarrollado los materiales que toman su señal de entrada de la naturaleza. En este caso, Tomsia y los colegas giraron al océano. Cuando el agua de mar congela, los cristales del hielo puro forman capas, mientras que las impurezas tales como sal y microorganismos se expulsan del hielo de formación y se tienden una trampa en canales entre los cristales de hielo. El resultado es una estructura acodada que se asemeja áspero al nácar fulminante-como la construcción.
Las personas del Laboratorio de Berkeley creyeron que este mismo sistema de congelación se podría utilizar para echar un material exquisitamente acodado que viene cerca de imitar la fortaleza y la ligereza del nácar. Crearon una suspensión acuosa del hydroxyapatite, que es el componente mineral del hueso. Entonces, lo congelaron. Apenas como las impurezas en hielo marino, el hydroxyapatite concentra en el espacio entre los cristales de hielo, creando capas y capas nácar-como de material.
También encontraron que aumentando el índice de este sistema de congelación, la estructura acodada reduce en escala. Final, obtuvieron una microestructura que mide un micrón, o uno-millonésima de un contador. En comparación, la estructura del nácar mide mitad de un micrón.
“Somos mitad al micrón lejos de imitar la naturaleza,” dice Tomsia.
Después De Que el hielo se quite vía la sublimación, el resultado es un andamio poroso integrado por el hydroxyapatite ese las piezas de convicción pulso semejanzas a la estructura de varias capas del nácar a través de una amplia gama de escalas de la longitud. Como nácar, la superficie de cada capa es áspera, ayudando a las capas bloquea en el lugar con cualquier substancia llena el espacio entre ellas. Y algunos puentes forman entre las capas, que se creen aumentar resistencia de la fractura.