Кристаллический код прочности: томский ученый создал цветную карту микроструктуры кости

Молодой исследователь из Томского государственного университета (ТГУ) Артем Бибко, совместно с международной командой коллег из Канады и Венгрии, совершил прорыв в биоминералогии. Ученым удалось впервые в мире создать цветную карту ориентации кристаллов апатита – основного минерального компонента кости – на микроуровне. Для этого использовался метод просвечивающей электронной микроскопии, где различные углы наклона кристаллов были визуализированы в виде цветовых градиентов.

Кристаллический код прочности: томский ученый создал цветную карту микроструктуры кости
Цветная карта распределения ориентаций кристаллов апатита в кости. Стрелками обозначены кристаллы разной формы и ориентации.

Исследование, проведенное на бедренных костях крыс, опровергло устоявшееся мнение о том, что минеральные пластины в кости имеют строго упорядоченное, «волокнистое» строение, полностью повторяющее структуру коллагена. Выяснилось, что кристаллы внутри одной пластины могут быть повернуты друг относительно друга на угол до 26 градусов, а расхождение ориентации между соседними пластинами достигает 50 градусов.

«Мы обнаружили мозаичное строение. В некоторых местах кристаллы лежат упорядоченно, как однородные «стопки», но такие участки редки и имеют размер около 1 микрометра. В основном же структура крайне неоднородна», – поясняет Артем Бибко.

Кристаллический код прочности: томский ученый создал цветную карту микроструктуры кости
Схематическое изображение расположения поликристаллических минеральных пластинок (МП), окружающих коллагеновые фибриллы и расположенных между ними.

Именно эта «хаотичность», по мнению ученых, и придает кости ее уникальные механические свойства – прочность и ударную вязкость, позволяя ей эффективно противостоять нагрузкам. Кроме того, метод позволил точно измерить истинную длину кристаллов апатита, которая составляет около 25 нанометров.

Работа, открывающая путь к созданию сверхпрочных биоматериалов и новых моделей роста костной ткани, опубликована в журнале Microscopy and Microanalysis.

Читайте также

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

ИИ OpenAI заявил о решении одной из семи задач тысячелетия

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Те самые редкоземельные металлы: что в них редкого и зачем они вообще нужны

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Открыт новый вид льда, способный объяснить тайны Нептуна и Урана

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Ученые предложили печатать дома на Марсе из песка и дрожжей

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Почти 3000 взрывов звезд указали на то, что темная энергия меняется со временем

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые

Меркурий сжимается быстрее, чем считали ученые