Artificial hueso-como substancia imita la manera que el hueso real crece en el nivel atómico

Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han descubierto cómo nuestros huesos crecen en un nivel atómico, mostrando cómo las órdenes en masa no estructuradas sí mismo en una estructura perfectamente dispuesta del hueso. El descubrimiento ofrece los nuevos discernimientos, que podrían rendir los nuevos implantes perfeccionados, así como aumentar nuestro conocimiento de las enfermedades del hueso tales como osteoporosis.

Los huesos en nuestra carrocería crecen con varios escenarios, con los átomos y las moléculas ensamblando juntos, y esas agrupaciones más grandes que ensamblan juntos a su vez. Un primero tiempo en el proceso del incremento es cuando las moléculas del fosfato de calcio cristalizan, así que significa que transforman de una masa amorfa en una estructura pedida. Muchos escenarios de esta transformación eran previamente un misterio, pero ahora, con un proyecto que observaba una imitación de cómo se construyen nuestros huesos, los investigadores han podido seguir este proceso de la cristalización en un nivel atómico. Sus resultados ahora se publican en las comunicaciones de la naturaleza del gorrón científico.

“Una cosa maravillosa con este proyecto es que demuestra cómo va la investigación aplicada y fundamental de común acuerdo. Nuestro proyecto fue centrado originalmente en la creación de un biomaterial artificial, pero el material resultó ser una gran herramienta para estudiar procesos de construcción del hueso. Primero imitamos la naturaleza, creando una copia artificial. Entonces, utilizamos que copia a volver y para estudiar la naturaleza,” dice a Martin Andersson, profesor en química de los materiales en Chalmers, y líder del estudio.

Los investigadores desarrollaban un método de crear el hueso artificial con la fabricación aditiva, o la impresión 3D. La estructura resultante se aumenta de la misma manera, con las mismas propiedades, como hueso real. Una vez que es completamente desarrollada, habilitará la formación de implantes naturalistas, que podrían reemplazar las tecnologías del metal y del plástico actualmente funcionando. Mientras que las personas comenzaron a imitar funciones naturales del tejido del hueso, consideraron que habían creado la posibilidad para estudiar el fenómeno en fijar altamente asemejarse al ambiente en tejido vivo.

Las personas artificiales hueso-como substancia imitaron la manera que el hueso real crece. Los bloques huecos estructurales más pequeños del esqueleto son grupos de hileras que consisten en el colágeno de la proteína. Para mineralizar estas hileras, las células envían las partículas esféricas conocidas como vesículas, que contienen el fosfato de calcio. Estas vesículas liberan el fosfato de calcio en espacios lindados entre las hileras del colágeno. Allí, el fosfato de calcio comienza a transformar de una masa amorfa en una estructura cristalina pedida, que crea las características del hueso de la resistencia notable a las descargas eléctricas y a doblar.
Los investigadores siguieron este ciclo con la ayuda de los microscopios electrónicos y ahora muestran en su papel cómo suceso en el nivel atómico. A pesar de que la cristalización del hueso ocurre naturalmente en un ambiente biológico, no es un proceso biológico. En lugar, las características físicas intrínsecas del fosfato de calcio definen cómo cristaliza y se acumula, siguiendo las leyes de la termodinámica. Las moléculas se drenan al lugar donde está el más inferior el nivel de energía, que da lugar a ella el edificio sí mismo en una estructura perfectamente cristalizada.

“Dentro del microscopio electrónico de la transmisión, podríamos seguir los escenarios de cómo el material se transformó en una estructura pedida. Esto le permite lograr como ciclón un nivel de energía como sea posible, y por lo tanto un estado más estable,” dice al Dr. Antiope Lotsari, investigador en el grupo de Martin Andersson, que conducto los experimentos de la microscopia electrónica.
Los investigadores de Chalmers son los primeros para mostrar en la alta resolución qué suceso cuando los huesos cristalizan. Los resultados podrían influenciar la manera que se tratan muchas enfermedades relacionadas hueso común.

“Nuestros resultados podrían ser importantes para el tratamiento de la enfermedad del hueso tal como osteoporosis, que es hoy una enfermedad común, especialmente entre más viejas mujeres. La osteoporosis es cuando hay un desequilibrio entre cómo rápidamente los huesos analizan y se están reformando, que son procesos naturales en la carrocería,” dice a Martin Andersson.

El remedio actual para la osteoporosis, que trabajan con la influencia de este desequilibrio, se podría perfeccionar con este nuevo conocimiento. La esperanza es ésa con la mayor precisión, podremos evaluar los pros - y - contra del remedio actual, así como el experimento con diversas substancias para examinar cómo él obstaculiza o estimula incremento del hueso.

Fuente: https://www.chalmers.se/en/