Så bildas ett ben atom för atom

Forskare på Chalmers universitet har tagit fram svaret på hur ett ben bildas på atomnivå. Arbetet har skett med hjälp av ett 3d-printat skelett som gett en ökad förståelse för hur man kan förbättra implantat och öka kunskapen om benskörhet.

Martin Andersson har lett projektet. 

I en publikation av den vetenskapliga tidskriften Nature Communications går det att läsa om ett nyligen genomfört projekt där man använt ett 3d-printat skelett för att förstå hur ben bildas på atomnivå. När ett skelett bildas sker det i flera steg där atomer och molekyler sätt samman. I ett tidigt skede av denna process fogas dessa samman från en oregelbunden massa till en regelbunden struktur. Forskare från Chalmers har studerat hur detta ser ut på atomnivå, något som hittills varit ett mysterium.

– Det vackra med det här projektet är att det visar att tillämpad forskning och grundvetenskaplig forskning går hand i hand. Vårt projekt handlar egentligen om att skapa biomaterial, men en väldigt viktig del i detta är hur vi kan använda det för att förstå naturen. Vi har härmat naturen och återskapat en artificiell kopia som vi sedan använt för att studera naturen, säger Martin Andersson, biträdande professor i materialkemi på Chalmers.

Strängar av polymeriserad flytande kristall fungerar som strängar av kollagen i kroppen. Det amorfa kalciumfosfatet (grått) tränger in mellan strängarna och börjar kristalliseras, vilket skapar en artificiell benliknande sammansättning.

Med additiv tillverkning har de kunna härma hur ett ben byggs upp, eftersom materialet har liknande egenskaper. Den minsta beståndsdelen av skelettet består av proteinet kollagen. För att bygga upp skelettet skickar kroppen sfäriska partiklar, så kallade vesikler med kalciumfosfat inuti. Dessa vesikler utsöndrar kalciumfosfatet som ansamlas i utrymmet mellan kollagensträngarna. Här påbörjas kalciumfosfatets förändring från att vara en ostrukturerad lös massa till att forma sig i ett spikrakt rutmönster med benets karaktäristiska egenskaper, som oerhörd motståndskraft mot stötar och böjningar. Så beskriver forskarna hur ett ben skapas i ett pressmeddelande.

Antiope Lotsari, forskare i Martin Anderssons grupp, som genomförde elektronmikroskopexperimenten.

– I elektronmikroskopet kunde vi steg för steg följa hur materialet byggde om sig självt till en mer ordnad struktur, för att hamna i ett totalt sett mindre energikrävande – och därmed mer stabilt – läge, säger Antiope Lotsari, forskare.

Forskarna är de första som kan visa hur processen ser ut på en atomnivå, och kunskapen kan komma att påverka hur vi behandlar skelettsjukdomar.

– Våra resultat kan få betydelse för bland annat behandling av benskörhet, vilket är väldigt vanligt, framför allt bland äldre kvinnor. Benskörhet handlar om att det blir en obalans i samspelet mellan hur ben bryts ned och återbildas, något som sker naturligt i kroppen, säger Martin Andersson.

Publicerat av: 

Dela artikeln

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.


Här är världens första 3d-printade hjärta

Ett forskningsteam i Israel har 3d-printat ett mänskligt hjärta baserat på en patients egna celler och biologiska material. Enligt professor Tal Dvir som lett projektet, är det första gången som ett hjärta med celler, blodkärl, ventriklar och kamrar har skrivits ut.

Publicerat av: 

Benbrytande framsteg

Bioforskare vid Rice University och University of Maryland meddelar att de lyckats ta fram en lösning som liknar människoben med hjälp av 3d-utskrift.

Publicerat av: 

InkClub vidgar vyerna

Det svenska e-handelsföretaget InkClub, som framför allt är kända för sina bläckpatroner och lasertoners, ger sig nu in på marknaden för 3d-utskrift. Företaget förvärvar huvuddelen av Prima Printer Nordic AB.

Publicerat av: 

EOS firar 30 år med 3d-print

EOS firar 30 år inom den additiva tillverkningsbranschen. I dag har de över 1 200 anställda över hela världen. Men hur tänker de tackla den alltmer konkurrerande marknaden i framtiden?

Publicerat av: 

Petras kunskaper blev en hjälpande hand

Med hjälp av 3d-skanning, 3d-printing och tålamod lyckades Petra Jönsson designa och skriva ut en armprotes till femåriga Tova, född med dysmeli. – Det var ett projekt som kändes lite extra bra, eftersom jag fick möjligheten att göra något för en annan människa, säger Petra Jönsson.

Publicerat av: 

Protolabs satsar på koppar

Protolabs lanserar en tjänst för 3d-utskrifter av legerad koppar. – Det innebär att ingenjörer nu kan få ut koppardelar på marknaden snabbare och mer kostnadseffektivt, säger Andrea Landoni, Product Manager på Protolabs.

Publicerat av: 

3d-printad utställning av återvunnet skräp

Den 25 maj invigs världens första 3d-printade utställning vars föremål är tillverkade av återvunnet material. – Konceptet gör utställningen världsunik i sin framställning, skriver Bohusläns museum i ett pressmeddelande.

Publicerat av: 

3D Center får fler HP-skrivare

Den svenska HP-leverantören 3D Center breddar portföljen med flera 3d-skrivarmodeller från tillverkaren. – Vi ser helt nya möjligheter inom produktutveckling och prototyper, säger vd Ulf Qviberg.

Publicerat av: 

Formlabs släpper två nya skrivare

I veckan lanserade Formlabs två nya 3d-skrivare för industriell användning, Form 3 och Form 3L. – De använder en ny unik SLA-teknik som kallas LFS, säger Daniel Ljungstig, vd för 3DVerkstan som är Formlabs svenska återförsäljare. 

Publicerat av: 

Nu kan du printa i pantone

Stratasys inför Pantones färger i två av sina 3d-skrivarsystem. Detta ska ge designer möjligheten att arbeta med samma färgskala var i världen en än befinner sig. 

Publicerat av: 

Siemens och Interspectral utvecklar ny mjukvara

Siemens Industrial Turbomachinery i Finspång och visualiseringsföretaget Interspectral i Norrköping har utvecklat mjukvaran AM Explorer. Enligt företagen kommer mjukvaran göra att Siemens kan utforska stora mängder 3d-data.

Publicerat av: 

Framsteg i projekt – flera materialblandningar får grönt ljus

De fem aktörerna, Sveaskog, BLB Industries, Nefab, EcoRub och Swerea SICOMP, beviljades 4,1 miljoner kronor från det strategiska innovationsprogrammet Bioinnovation under förra året. Nu meddelar de att projektet har identifierat flera materialblandningar som fungerar i printern.

Publicerat av: