Un equipo del departamento de Imperial College de bio-ingeniería utilizada micro tomografía de rayos X, para investigar cómo, por ejemplo, el fémur de un elefante, es capaz de mantener la resistencia a la tracción y la rigidez sin añadir peso extra.
La clave está en una red de trabéculas (del latín, "pequeño rayo '), que forman los tejidos especializados en los extremos de los huesos, que soportan carga, donde actúan como amortiguadores mecánicos.
Antes del estudio no se sabía si, o cómo, la geometría de las trabéculas variado, igual o a mayor escala, dependiendo del tamaño del animal.
El equipo encontró que mientras que el importe global de hueso por unidad de volumen, se quedó más o menos constante, las trabéculas en animales más grandes, eran más gruesas, más alejadas y menos numerosas. Esto parece que en los animales como los elefantes, para apoyar su carga más pesada, sin la necesidad de ser más gruesos y densos estos huesos, con un ahorro de energía valiosa en el proceso.
"Podemos aprender mucho de la naturaleza, como por ejemplo cómo la naturaleza se desarrolla estas estructuras fuertes y ligeras. Podríamos adoptar esta en el diseño, que podría informar cómo la gente desarrolla espumas estructurales", dijo el investigador del proyecto Dr. Sandra Shefelbine de Imperial.
Ella dijo, que todavía no estaba claro si los animales más grandes han nacido con esta geometría del hueso modificado o si se desarrolló a medida que crecen, en respuesta a una carga cada vez mayor.
"El hueso es muy sensible - por ejemplo, los astronautas pierden masa ósea, debido a que no se esté cargando, por lo que podría ser que los elefantes tienen una carga mucho mayor de su hueso, de manera que el hueso responde entonces por la construcción de esta estructura particular," dijo Shefelbine.
Así que además de informar el diseño de materiales fuertes, ligeros, la investigación también podría ayudar con los llamados "materiales inteligentes", que puede cambiar sus propiedades sobre la base de las condiciones en que se encuentran bajo, algo así como un objetivo a largo plazo para los ingenieros.
El equipo también desarrolló un programa de código abierto llamado el equipo BoneJ, que puede hacer predicciones informadas acerca de la estructura y funcionamiento.
'El poder del modelo computacional, es que usted puede comenzar a predecir lo que las cargas serían y cómo el hueso podría responder a esa carga. Algunos fósiles, han conservado las trabéculas, que es bastante emocionante, ya que se puede deducir la masa de un animal, la forma en que el animal caminaba y así sucesivamente, "dijo Shefelbine.
Así como con aplicaciones potenciales en la ciencia de los materiales y la paleontología, la obra también es relevante para la salud humana, ya que los defectos de trabéculas puede conducir a condiciones como la osteoporosis.
"Lo que ocurre en la osteoporosis, es a perder estas trabéculas. Así que [el proyecto] podría ayudarnos a entender lo que estamos tratando de arreglar - es lo que queremos construir más trabéculas o fortalecer sólo los que están allí? Shefelbine dijo.
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