Piezoelektriske effekt og knogledensitet
Piezoelektriske effekt tilhører nogle materialer til at konvertere mekanisk energi til elektrisk strøm. "Piezo" er et græsk ord, der betyder "at presse." Effekten først blev opdaget af Pierre Curie og Jacques Curie i 1880. Dr. I. Yasuda i 1957 opdagede, at der findes piezoelektriske effekt i knoglerne.
Direkte piezoelectricity
Den direkte piezoelektriske effekt defineres som evnen af et materiale til at frembringe spænding under træk eller kompression.
Inverse piezoelectricity
Den inverse piezoelektriske effekt defineres som bøjning forårsages piezoelektriske materialer, såsom keramik og krystaller på grund af påtrykte potentiale eller elektrisk felt.
Bone
Størstedelen af knogler består af knoglematrix, der er uorganisk og organisk natur. Hydroxyapatit, som er krystallinsk, udgør den uorganiske del af knoglen matrix. På den anden side, Type I collagen er den organiske del af matrixen. Hydroxyapatit er blevet opdaget at være ansvarlig for piezoelectricity i knoglerne.
Oprindelse af Piezoelectricity i Bones
Når kollagen molekyler, der består af ladningsbærere, er stresset, disse ladningsbærere indefra flytte til overfladen af prøven. Dette frembringer elektrisk potentiale over knoglen.
Knogledensitet og piezoelektriske effekt
Stress virker på knogle frembringer den piezoelektriske effekt. Denne effekt, til gengæld tiltrækker knogle-bygning celler (kaldet osteoblaster) på grund af dannelsen af elektriske dipoler. Dette efterfølgende indskud mineraler - primært calcium - på den stressede side af knoglen. Derfor er den piezoelektriske effekt øger knogletæthed.
Betydning
En ekstern elektrisk stimulation kan føre til heling i knoglen. Desuden kan den piezoelektriske virkning i knogler anvendes til knogleremodellering. Dr. Julius Wolff i 1892 observeret, at knoglen er omformet som reaktion på de kræfter, der virker på den. Dette er også kendt som Wolff lov.