Исследования определяют наноразмерное влияние воды и минеральных веществ на кости.

Исследования определяют наноразмерное влияние воды и минеральных веществ на кости.

Исследователи из Университета Арканзаса Марко Филдер и Арун Наир провели первое исследование комбинированного наноразмерного воздействия воды и минерального содержания на механизмы деформации и термические свойства коллагена, составляющего костного материала.

Исследователи также сравнили результаты с теми же свойствами неминерализованного коллагена, армированного углеродными нанотрубками, который показал себя многообещающим в качестве армирующего материала для биокомпозитов. Это исследование помогает в разработке синтетических материалов, имитирующих кость.

Используя молекулярную динамику – в данном случае компьютерное моделирование физических движений атомов и молекул – Наир и Филдер исследовали механические и термические свойства биокомпозитов на основе коллагена, содержащих различное массовое процентное содержание минералов, воды и углеродных нанотрубок при воздействии внешних факторов. нагрузки.

Они обнаружили, что вариации содержания воды и минералов сильно влияют на механическое поведение и свойства биокомпозитов, структура которых имитирует наноразмерный состав костей. С увеличением гидратации биокомпозиты стали более уязвимыми для стресса. Кроме того, Наир и Филдер обнаружили, что присутствие углеродных нанотрубок в неминерализованном коллагене снижает деформацию областей зазора.

Исследователи также проверили жесткость, которая является стандартным показателем сопротивления материала деформации. И минерализованные, и неминерализованные биокомпозиты коллагена продемонстрировали меньшую стабильность при большем содержании воды. Композиты с 40% минерализацией были вдвое прочнее, чем без минералов, независимо от количества воды. Жесткость композитов с углеродными нанотрубками сопоставима с жесткостью минерализованного коллагена.

Ссылка на основную публикацию