Kemiklerin Sırrı Çözülüyor
Bilim ve teknoloji hızla geliştikçe, insan ve diğer canlıların bedensel gizemleri de tek tek çözülüyor. Kemik yapısı, kemik mukavemeti, kemiklerin neden oluştuğu hakkında bilgi vereceğimiz bu yazıda, kemiklerin nano boyutta mercek altına alınması ile aydınlanan bir takım soruların cevaplarına da değineceğiz. Kemikler, karmaşık yapıları nedeniyle aynı zamanda çok sağlam ve esnek olmaları itibariyle tıp ve diğer bilim alanlarının dikkatini çekiyor. En çok da sağlamlığı üzerinde yıllardır araştırmalar yapılıyor. Günümüzde teknoloji bu sırrı da ortaya çıkarmaya başladı. Kemikler Dışarıdan, kompakt kemik dokusundan oluşurlar, içinde sünger benzeri bir çerçeve vardır. Kemiklerin muazzam istikrarının gizemini açığa çıkarmak için, Alman ve İngiliz bilim adamları iç kemik yapısının en doğru görünümünü araştırdılar. “Bilim” dergisinde rapor ettiler vesert minerallerin ve esnek proteinlerin telkari uzamsal yapısını nano seviyesine kadar çözebildiler.
Fizik profesörü ,“ Sert ve esnek fazların kemik dokusunda nasıl birleştirildiği ve kemiğe hem dayanıklılık hem de dayanıklılık kazandırdığı konusunda çok fazla fikir ve düşünce var ”diyor. Imperial College London’dan meslektaşlarıyla birlikte, şimdi bu tartışmayı uyluk kemiğinin son derece yüksek çözünürlüklü görüntüleri ile zenginleştiriyor. Kemik örnekleri, 48 ve 50 yaşları arasındaki iki kadının ameliyatı için sıkı etik standartlar izlenerek elde edildi. Kröger ve meslektaşlarının analizleri için sadece 100 nanometre ince kemik kesitlerine ihtiyaç vardı. Gelişmiş görüntüleme teknikleri kullanarak elektron tomografisi ve taramalı elektron mikroskobu iki boyutlu ve üç boyutlu görüntüler elde ettiler. Bu analiz ile Kröger ve arkadaşları mevcut bilgilerini önemli ölçüde genişletti. Özünde, kemikler iki maddeden oluşan bir bileşik oluşturur: esnek yapısal protein kollajen ve mineral apatitin sert kristalleri. Bu iki madde, hiyerarşik bir yapıda birbiriyle birleştirilmiştir. Böylece kemikler, tek başına herhangi bir maddeden daha iyi mekanik özelliklere ulaşır. Kesinlikle molekülden kemiğe bir bütün olarak bu hiyerarşik yapı, bilim adamları eşi görülmemiş bir doğrulukla analiz edildi. Sonuç: yumuşak kollajen ve sert apatit, benzer, fraktal benzeri yapılar oluşturmak için toplam on iki adımdan oluşuyor.
Kemik Yapısı
Ayrıntılı olarak, 100 nanometrenin altında kollajen molekülleri, giderek karmaşıklaşan, kendi kendine mikro fiberleri oluşturmak üzere bir araya getirmektedir. Aynı boyut aralığında, apatit kristalleri ilk önce küçük yığınlar halinde toplanan küçük nanoplatlar oluştururlar. Küçük pervanelere benzeyen bükülmüş istifler görmek bile mümkündür. Sadece aşağıdaki aşamada, yumuşak kollajen lifleri, sert, kristalin apatit yığınları ile bir kaç mikron büyüklüğünde fiberlere birleşiyor. Bu lifler daha sonra daha büyük fiber demetlerine bükülmek için kendilerini kısmen düzenlenmiş, kısmen düzensiz yapılara yerleştiriyorlar. Birçok lif demeti, katmanlı yapıda yapıları oluşturur, bu da sonuç olarak kemik yapısında birkaç milimetrelik lamellar paketler için yapı taşları olarak hizmet eder. Analizleri ile Kröger ve meslektaşları, insan kemikleri yapısına inanılmaz bir bakış açısı kazandı. Bunu yaparken, vücutta sürekli olarak büyüyen dokuların mekanik özelliklerini daha iyi anlamak için bir veri tabanı oluşturdular. Uygulamalar sadece hastaların kemik oluşumunu optimize etme alanında değil, aynı zamanda yüksek mukavemetin ve aynı zamanda esnek biyonik materyallerin geliştirilmesinde de yardımı olabilir.