El secreto de los huesos
Una nueva investigación del MIT, desvela por primera vez el papel que juega la estructura atómica de los huesos en el mecanismo de endurecimiento de los mismos. Este mecanismo permite que a costa del sacrificio de una pequeña parte del hueso, éste se proteja al completo. Se explica mediante el modelo propuesto por qué el hueso aguanta pequeñas fracturas y la necesidad del hueso de estar constantemente reconstruyéndose. Estos conocimientos podrían fundamentar el diseño de nuevos materiales.
A diferencia de los materiales de construcción sintética, que tienden a ser homogéneos, el hueso es un tejido heterogéneo, cuyas células sufren un cambio constante. Los científicos han clasificado la estructura básica del hueso en una jerarquía de siete niveles a distinta escala.
A nivel atómico, el primer nivel en el que se divide el modelo que creó Markus Buehler, del Departamento Civil de Ingeniería Medioambiental del MIT, se pretendió estudiar como se acoplan las moléculas, y cómo y cuándo se separan. En concreto, para encontrar el mecanismo que rige la dureza de los huesos, que es algo relativamente sorprendente dado que se trata de un material ligero y poroso, estudió la reacción a la fuerza de los enlace químicos inter e intramoleculares
En el siguiente nivel, se encontró que las fibras de colágeno mineralizadas estaban compuestas de cuerdas a base de moléculas de colágeno alternadas con cristales de hidroxiapatita. Estas cuerdas se apilan de tal manera que los cristales aparecen con una configuración escalonada. Al aplicar presión sobre las fibras, algunos de los enlaces débiles entre las moléculas de colágeno y los cristales se rompen creando pequeños gaps o estiramientos en las fibras. Este estiramiento difunde la presión a un área más extensa y protege otros enlaces más fuertes entre las propias moléculas de colágeno. El estiramiento permite también a los pequeños cristales cambiar de posición.
Anteriormente, algunos investigadores sugirieron que la clave que explicaba la dureza de los huesos residía en el deslizamiento molecular, que permite a los enlaces débiles romperse y estirar la estructura sin destruirla. Otros autores han citado la largura característica de los cristales de hidroxiapatita (unos pocos nanómetros) como la causa de la dureza de los huesos, puesto que los cristales son demasiado pequeños como para romperse fácilmente.
A escala atómica, Buehler sostiene que ambos mecanismos intervienen, lo que sugiere que los conceptos introducidos anteriormente serían correctos. Según a la escala en la que nos situemos, la dureza de los huesos reside en un mecanismo distinto. Además descubrió algo curioso: la magnitud de los mencionados gaps, varios cientos de micrómetros, es igual a la de las unidades multicelulares básicas o BMUs asociadas a la remodelación de los huesos. Las BMUs son una combinación de células que trabajan en equipo renovando el tejido, formando pequeñas cavidades a lo largo del mismo.
Así, el mecanismo responsable de la dureza de los huesos a escala molecular, explica también como el hueso puede ser tan fuerte aún y conteniendo tantas pequeñas cavidades necesarias para su renovación. Esto podría resultar una información muy útil para los ingenieros que siempre han utilizado materiales como el acero, duros pero muy densos. Éstos generalmente aumentan las dimensiones de las estructuras para hacerlas más robustas, mientras que la naturaza genera esta robustez mediante estructuras jerárquicas.
La imagen superior representa la configuración escalonada de los cristales de hidroxiapatita, y las moléculas de colágeno (morado). En el inferior, el nivel 2 del modelo.
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Sindicación
2007-10-27 a las 2.05 pm
Un tema tan interesante como este ya que nos concierne a todos ya que nos ayuda a saber que es lo que nuestro cuerpo humano puede llegar a hacer…
http://www.cienciapopular.com/n/Biologia_y_Fosiles/Curiosidades_del_Cuerpo_Humano/Curiosidades_del_Cuerpo_Humano.php
Un trocito de hueso puede soportar un peso de 9 toneladas sin romperse, el mismo peso destrozaría un trozo de cemento del mismo tamaño. El hueso más largo es el fémur (46 cm), y el más pequeño el estribo del oído (2,6 mm = la punta de un lápiz). Los huesos de cada persona crecen hasta aproximadamente los 25 años. Algunas personas tienen un par de costillas extra (decimoterceras). El cuello de una jirafa tiene el mismo número de huesos que el cuello humano.
http://www.novaciencia.com/2007/10/17/la-estructura-de-los-huesos-es-muy-diferente-a-lo-que-se-habia-pensado-hasta-ahora/
La estructura de los huesos es muy diferente a lo que se había pensado hasta
ahora
Investigadores de la Universidad de Cambridge y del Instituto Federal de
búsqueda y prueba de materiales de Berlín han descubierto que la estructura de
los huesos es muy diferente de lo que previamente se había creído, hasta el
punto que podría afectar al modo en como tratar algunos trastornos óseos como la
osteoporosis.
Los investigadores estudiaron la mineralización en los huesos de caballos
utilizando el análisis por resonancia magnética nuclear (RMN), descubriendo que
los azúcares, en particular los proteoglicanos (PGs) y glicosaminoglicanos
(GAGs), parecen desempeñar un papel que es tan importante como las proteínas en
el control de la mineralización ósea, es decir, el proceso mediante el cual el
hueso recién formado se endurece con minerales como el fosfato de calcio.
http://www.arrakis.es/~arvreuma/osteop.htm
La osteoporosis es una disminución de la masa ósea y de su resistencia mecánica que ocasiona susceptibilidad para las fracturas. Es la principal causa de fracturas óseas en mujeres después de la menopausia y ancianos en general. La osteoporosis no tiene un comienzo bien definido y, hasta hace poco, el primer signo visible de la enfermedad acostumbraba a ser una fractura de la cadera, la muñeca o de los cuerpos vertebrales que originaban dolor o deformidad.