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

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Владение смартфоном снижает навыки чтения у детей 3–6 классов – исследование UCLA

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Следы возрастом 1,43 млн лет у озера Туркана рассказали о предках человека ростом 180 см

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Китайские ученые создали сверхпрочный сплав, выдерживающий нагрев до 2400 °C

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Траектория старения: в ННГУ научились прогнозировать возрастные изменения у конкретного человека

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Ученые МИСИС создали наночастицы с защитой от перегрева для терапии рака

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Физики раскрыли загадку «лишнего» гамма-излучения атомных ядер, над которой бились десятилетиями

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Ученые выяснили, что многолетние финансовые трудности могут ускорять старение мозга

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Рождение GEO: как бренды платят миллионы, чтобы их советовал ИИ

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

Бензин как лотерея: станут ли гибриды и электромобили популярным выбором россиян?

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

7 удивительных фактов о черных дырах, которые меняют наше представление о Вселенной

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

22-тонный КАМАЗ-1010 «обманывает» законы физики в карельских лесах

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

ChatGPT заблокировал запросы на имитацию стиля известных писателей

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

Ученые предложили новый способ искать разумную жизнь во Вселенной — без поиска технологий

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд

«Умный пластырь» определяет сахар в крови через пот за пять секунд