Il termine “osso” si riferisce a una famiglia di materiali che hanno strutture complesse organizzate gerarchicamente. Queste strutture sono principalmente adattate alla varietà di funzioni meccaniche che l’osso svolge. Qui esaminiamo le relazioni struttura-meccanica di un tipo di struttura ossea, l’osso lamellare. Questo è il tipo più abbondante in molti mammiferi, compresi gli esseri umani. Un’unità lamellare è composta da cinque sottostrati. Ogni sub-strato è una serie di fibrille di collagene mineralizzate allineate. Gli orientamenti di queste matrici differiscono in ogni sub-strato rispetto agli assi delle fibrille di collagene e agli strati di cristallo, in modo da formare una complessa struttura ruotata tipo compensato. Non è stato possibile identificare funzioni specifiche per l’osso lamellare, rispetto agli altri tipi di osso. Si propone quindi che la struttura lamellare sia multifunzionale – il “cemento” della famiglia dei materiali ossei. Le proprietà meccaniche misurate sperimentalmente dell’osso lamellare dimostrano una chiara anisotropia rispetto alla direzione dell’asse delle ossa lunghe. Un confronto tra le proprietà elastiche e le proprietà finali di matrici parallele di unità lamellari formate nell’osso primario con strutture osteonali di forma cilindrica nell’osso di formazione secondaria mostra che la maggior parte delle proprietà meccaniche intrinseche sono incorporate nella struttura lamellare. I principali vantaggi dell’osso osteonale sono le sue proprietà di frattura. La modellazione matematica delle proprietà elastiche basata sulla struttura lamellare e utilizzando un approccio basato sulla regola delle miscele può simulare da vicino le proprietà meccaniche misurate, fornendo una maggiore comprensione delle relazioni struttura-meccanica dell’osso lamellare.
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