Gli scienziati hanno prodotto una ricostruzione in nanoscala 3-D della struttura minerale dell'osso.

L'osso si comporta ugualmente bene sia in un ghepardo in accelerazione che in un elefante pesante, grazie alla sua robustezza e robustezza.

Le proprietà dell'osso possono essere attribuite alla sua organizzazione gerarchica, dove piccoli elementi formano strutture più grandi.

Però, l'organizzazione su scala nanometrica e la relazione tra i componenti principali dell'osso, minerali e proteine, non sono stati completamente compresi.

Utilizzando l'imaging avanzato su nanoscala 3-D del minerale nell'osso umano, gruppi di ricerca dell'Università di York e dell'Imperial College di Londra hanno dimostrato che i cristalli minerali dell'osso hanno una struttura gerarchica integrata nella struttura su larga scala dello scheletro.

I ricercatori hanno combinato una serie di tecniche avanzate basate sulla microscopia elettronica, e hanno scoperto che i principali elementi costitutivi del minerale su scala nanometrica sono nanocristalli curvi a forma di ago che formano piastrine attorcigliate più grandi che assomigliano a pale di eliche.

Le lame si fondono e si dividono continuamente durante la fase proteica dell'osso. L'intreccio di minerali e proteine ​​forma reti continue per fornire la forza essenziale per le ossa funzionali.

Autore principale, Professore Associato Roland Kröger, dal Dipartimento di Fisica dell'Università di York, ha detto:"L'osso è un intrigante composto essenzialmente di due materiali, il collagene proteico flessibile e il minerale duro chiamato apatite".

"Si discute molto sul modo in cui queste due fasi rigide e flessibili si combinano in modo univoco per fornire tenacità e resistenza all'osso.

"La combinazione dei due materiali in modo gerarchico fornisce all'osso proprietà meccaniche superiori a quelle dei suoi singoli componenti e troviamo che ci sono 12 livelli di gerarchia nell'osso".

Dott.ssa Natalie Reznikov, già dell'Imperial College, Londra e un autore sulla carta, disse:"Se confrontiamo questa disposizione, Per esempio, a un individuo che vive in una stanza di una casa, questo si estende a una casa in una strada, poi la strada di un quartiere, un quartiere di una città, un paese e via. Se continui a 12 livelli stai raggiungendo le dimensioni di una galassia! "

Professoressa Molly Stevens, dell'Imperial College, Londra, ha aggiunto:"Questo lavoro si basa su molti bellissimi studi precedenti che indagano sulle proprietà fondamentali e sulla struttura dell'osso e aiuta a sbloccare un importante pezzo mancante del puzzle".

Oltre al gran numero di strutture nidificate nell'osso, una caratteristica comune a tutti loro è una leggera curvatura, fornendo geometria contorta. Per dirne alcuni, i cristalli minerali sono curvi, i filamenti proteici (collagene) sono intrecciati, le fibrille di collagene mineralizzato si attorcigliano, e le ossa intere stesse hanno una torsione, come quelli visti ad esempio nella forma curva di una nervatura.

I frattali sono comuni in natura:puoi vedere modelli auto-simili nei fulmini, linee di costa, rami d'albero, nuvole e fiocchi di neve. Ciò significa che la struttura dell'osso segue un principio di ordine fondamentale in Natura.

Gli autori ritengono che la struttura simile a un frattale dell'osso sia una delle ragioni principali dei suoi notevoli attributi.

I risultati sono pubblicati sulla rivista Scienza .