Di Rashi Tiwari – Aggiornato il 24 marzo 2022
L'effetto piezoelettrico è una proprietà di alcuni materiali che convertono lo stress meccanico in tensione elettrica. Il termine "piezo" deriva dalla parola greca che significa "spremere". Osservato per la prima volta da Pierre e Jacques Curie nel 1880, il dottor I. Yasuda ne dimostrò successivamente l'esistenza nelle ossa nel 1957.
Piezoelettricità diretta si riferisce alla generazione di tensione quando un materiale viene compresso o allungato. Piezoelettricità inversa descrive la deformazione meccanica di un materiale, come la piegatura di ceramica o cristalli, quando viene applicato un campo elettrico.
Le ossa sono un composto di cristalli inorganici di idrossiapatite e fibre organiche di collagene di tipo I. L'idrossiapatite, con la sua struttura cristallina, è il fattore chiave che contribuisce al comportamento piezoelettrico dell'osso. Quando le forze meccaniche deformano le molecole di collagene, i trasportatori carichi migrano verso la superficie dell'osso, creando un potenziale elettrico attraverso il tessuto.
Lo stress meccanico sull’osso innesca un campo elettrico localizzato. Questo campo crea dipoli elettrici che attraggono gli osteoblasti, le cellule responsabili della formazione ossea. La conseguente deposizione di minerali, principalmente calcio, rafforza l'osso sul lato sollecitato, aumentando così la densità ossea complessiva.
È stato dimostrato che la stimolazione elettrica esterna accelera la guarigione e la riparazione delle ossa. L'effetto piezoelettrico offre un meccanismo naturale per il rimodellamento osseo, in linea con le osservazioni del dottor Julius Wolff del 1892 secondo cui l'osso adatta la sua forma in risposta alle forze meccaniche, un principio ora noto come legge di Wolff.
Comprendere e sfruttare le proprietà piezoelettriche dell'osso può fornire informazioni su strategie terapeutiche per l'osteoporosi, la riparazione delle fratture e la medicina rigenerativa.
