De færreste tænker sikkert over det, men faktisk er knoglernes arkitektur for avanceret til, at vi er i nærheden af at kunne efterligne den.
Et international hold med forskere fra Aarhus Universitet, The European Synchotron i Frankrig (ESRF), svenske Chalmers Universitet og Paul Scherrer Insituttet i Schweiz har nu afdækket en hidtil ukendt substruktur i knoglevævet ved hjælp af en ny røntgenmetode. Fundet og metoden åbner for nye tilgange til at studere knoglevævets underliggende arkitektur, og skabe bedre forståelse for biomaterialer.
Knoglevævs indre arkitektur er opbygget af basalt set to typer væv: de såkaldte collagene fibriller, der primært består af protein. De udgør bæreevnen i knoglernes mekaniske egenskaber med en mikroskopisk, trådlignende struktur, der er vævet sammen med nanokrystaller af calciumholdige mineraler.
Tilsammen udgør de to vævstyper en sammensnoet hierarkisk struktur, der har fibrillernes evne til at modstå træk og bøje, og nanokrystallernes hårdhed og modstandskraft. Det er denne snoede struktur, der giver knoglerne deres mekaniske egenskaber, og som forskere har undersøgt i mange år for at forstå.
– Udfordringen har været, at der hidtil har manglet en metode til at påvise nanokrystallernes orientering i knoglevævet, forklarer lektor Henrik Birkedal fra iNANO og Institut for Kemi på Aarhus Universitet.
Det internationale hold har sammen formået at finde løsningen ved at forbedre røntgen-teknikken kendt som tensor tomografi, og skabe en nøjagtig 3D-kortlægning af krystallerne i vævet.
Den forbedrede metode gør det muligt at se, hvordan nanokrystallerne konkret ligger i strukturen. Det har allerede afsløret en afvigelse fra den viden, der er opbygget om knoglerne gennem mange års forskning: knoglestrukturen ikke er ensartet opbygget som hidtil antaget, for der er afvigelser nanokrystallernes orientering. De nye 3D billeder overraskede forskningsgruppen, fordi det gør op med fundamentale teorier om, at knoglerne var opbygget i en overvejende ensartet hierarkisk struktur.
– Det er ganske vist for tidligt at give en entydig forklaring på, hvad der gemmer sig bag den afvigelse, der nu er påvist, men det har givet videnskaben en ny metode til at kigge ind i knoglernes underliggende struktur, siger Tilman Grünewald fra ESRF.
Kilde: Aarhus Universitet
