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.
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.
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.
– 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.
