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.


EOS ändrar i ledet

EOS gör nu ett skifte i sin ledningsgrupp. Ny vd blir Marie Langer. – Vi vill att vår teknologi ska göra mer än bara driva ekonomisk tillväxt, säger Marie Langer.

Publicerat av: 

Orb släpper kulformad byggkammare

Orbital Compsites har tagit fram ett nytt modulärt, robotiserat 3d-skrivarsystem. – Vi integreras sömlöst i en 5G-aktiverad Industri 4.0-miljö, säger Cole Nielsen, grundare av Orbital Composites

Publicerat av: 

Prototal: ”Den stora tillväxten ligger i serieproduktion”

Deras senaste miljoninvestering samt en ny majoritetsägare som tillträtt, är bara några steg för att Prototal ska stå högst på listan när företagen inser vad den additiva tekniken kan erbjuda. – Vi är i en industriell och digitaliseringsfas som innebär utveckling mot nya marknader och segment samt förbättringar i förutsättningar för befintliga kunder, säger vd Henrik Lundell.

Publicerat av: 

PLM presenterar programvara

Den 15 oktober arrangerar PLM Group en konferens med fördjupning inom programvarulösningar för additiv tillverkning. Besökarna kommer bland annat få en genomgång av den senaste versionen av Solidworks. 

Publicerat av: 

Bättre öl med 3d-printing

I samarbete med GE Additive, har världens äldsta bryggeritillverkare Kaspar Schultz Gmbh i Tyskland utvecklat ett 3d-utskrivet omrörarblad, som ska kunna fördela spannmålen i ölsoppan bättre.

Publicerat av: 

Formnext växlar upp

Fler än 740 utställare väntas vara på plats under årets Formnext-mässa i Frankfurt den 19–22 november. Mässan är en av de ledande inom additiv tillverkning och firar i år fem år med att växa in i två nya mässhallar. 

Publicerat av: 

Turbinblad av cellulosa visas på Elmia

Under årets Elmia Subcontractor-mässa, den 12–13 november, kommer ett 3d-printat turbinblad av levande organismer visas upp. – Efterfrågan på nya biologiska och hållbara material är stort över hela världen, säger Doktor Sascha Peters, grundare av Berlinbaserade Haute innovation.

Publicerat av: