Zips del Conocimiento - Nanotecnología desvela el secreto de los huesos

Un equipo de científicos ha encontrado un nuevo principio de diseño a escala nanométrica, responsable de la enorme estabilidad y capacidad de soportar deformación que tienen los huesos. Los científicos, del Instituto Max Planck de Coloides e Interfaces, han aplicado una nueva técnica basada en el empleo de un brillante haz de fotones de rayos X producido por el Centro Europeo de Radiación por Sincrotrón en Grenoble, Francia.

El mismo tejido óseo puede sufrir diferentes deformaciones a escalas distintas, debido al comportamiento de una delgada capa adhesiva extendida entre las fibras que constituyen el hueso, así como entre las diminutas partículas minerales depositadas dentro de la fibra. Esta construcción permite a los huesos soportar grandes tensiones sin romperse, a pesar de que están constituidos por unidades esencialmente rígidas a nivel molecular.

Los huesos en los esqueletos de los vertebrados necesitan tener dos propiedades principales que en principio pueden parecer contradictorias. Primero, deben ser rígidos (el hueso de un miembro no debe doblarse bajo el peso del portador); y segundo, deben ser resistentes a golpes, absorbiendo la energía (un hueso no se debe astillar en pequeños fragmentos cuando recibe un golpe).

Normalmente, las sustancias como el caucho que pueden absorber mucha energía por los cambios de su conformación molecular, son por el mismo mecanismo fáciles de estirar, careciendo por completo de la rigidez necesaria para la función de un hueso. Por otra parte, los materiales que sí son muy rígidos, como las cerámicas, deben esta propiedad a los firmes enlaces iónicos entre sus átomos, pero si los enlaces se rompen localmente, las grietas pueden fracturar el material, muy quebradizo.

Ahora bien, el hueso está formado a partes iguales (en volumen) por una proteína fibrosa estirable llamada colágeno y por una fase mineral quebradiza llamada apatito. Gracias a esta estrategia de construcción, aún no comprendida del todo, los tejidos biomineralizados presentan una resistencia y dureza notables, que resultan idóneas para la función fisiológica que cumplen.

La clave de cómo se logra esta construcción óptima reside en la disposición jerárquica de las moléculas orgánicas e inorgánicas, desde la escala nanométrica a la micrométrica.

Fuente: NC&T