De term “bot” verwijst naar een familie van materialen die complexe hiërarchisch georganiseerde structuren hebben. Deze structuren zijn in de eerste plaats aangepast aan de verschillende mechanische functies die bot vervult. Hier bespreken wij de structuur-mechanische relaties van één botstructuurtype, namelijk lamellair bot. Dit is het meest voorkomende type bij veel zoogdieren, waaronder de mens. Een lamellaire eenheid is samengesteld uit vijf sublagen. Elke sublaag is een array van uitgelijnde gemineraliseerde collageenfibrillen. De oriëntaties van deze arrays verschillen in elke sublayer zowel ten opzichte van de assen van de collageenfibrillen als ten opzichte van de kristallagen, zodat een complexe gedraaide triplex-achtige structuur wordt gevormd. Specifieke functies voor lamellair bot, in tegenstelling tot de andere bottypes, konden niet worden geïdentificeerd. Daarom wordt voorgesteld dat de lamellaire structuur multifunctioneel is – het “beton” van de botfamilie van materialen. Experimenteel gemeten mechanische eigenschappen van lamellair bot tonen een duidelijke anisotropie ten opzichte van de asrichting van lange beenderen. Een vergelijking van de elastische en ultieme eigenschappen van parallelle arrays van lamellaire eenheden gevormd in primair bot met cilindrisch gevormde osteonale structuren in secundair gevormd bot toont aan dat het merendeel van de intrinsieke mechanische eigenschappen ingebouwd zijn in de lamellaire structuur. De belangrijkste voordelen van osteonaal bot zijn de breukeigenschappen. Wiskundige modellering van de elastische eigenschappen op basis van de lamellaire structuur en gebruikmakend van een ‘rule-of-mixtures’ benadering kan de gemeten mechanische eigenschappen nauwkeurig simuleren, en zo meer inzicht verschaffen in de structuur-mechanische relaties van lamellair bot.
Localizador
Blog Network
