Piezoelektrisk virkning og knogletæthed

Piezoelektriske effekter er egenskaben af ​​nogle materialer til at konvertere mekanisk energi til elektrisk strøm. "Piezo" er et græsk ord, der betyder "at presse." Effekten blev først opdaget af Pierre Curie og Jacques Curie i 1880. Dr. I. Yasuda i 1957 opdagede eksistensen af ​​piezoelektrisk effekt i knogler.

Direkte piezoelektricitet

Den direkte piezoelektriske effekt er defineret som et materiales evne til at producere spænding under spænding eller kompression.

Omvendt piezoelektricitet

Den omvendte piezoelektriske effekt defineres som bøjningen forårsaget i piezoelektriske materialer, såsom keramik og krystaller, på grund af Anvendt potentiale eller elektrisk felt.

Bone

Hovedparten af ​​knogler består af knoglematrix, der er uorganisk og organisk i naturen. Hydroxyapatit, som er krystallinsk, danner den uorganiske del af knoglematrixen. På den anden side er Type I-kollagen den organiske del af matrixen. Hydroxyapatite er blevet opdaget at være ansvarlig for piezoelektricitet i knogler.

Piezoelektricitets oprindelse i knogler

Når kollagenmolekyler, der består af ladestoffer, er stressede, bevæger disse ladningsbærere indefra prøveens overflade. Dette giver elektrisk potentiale på tværs af knoglen.

Knogletæthed og piezoelektrisk effekt

Spændingen, der virker på knoglen, giver den piezoelektriske effekt. Denne effekt tiltrækker igen beinbyggende celler (kaldet osteoblaster) på grund af dannelsen af ​​elektriske dipoler. Dette deponerer efterfølgende mineraler - primært calcium - på den stressede side af knoglen. Derfor øger den piezoelektriske virkning knogletætheden.

Betydning

En ekstern elektrisk stimulering kan føre til helbredelse og reparation i knogle. Derudover kan den piezoelektriske virkning i knogle anvendes til knoglemodellering. Dr. Julius Wolff i 1892 observerede, at knoglen er omformet som reaktion på de kræfter, der virker på det. Dette er også kendt som Wolffs lov.