Een onduidelijke bruine foto is de meest gedetailleerde 3D-afbeelding ooit gemaakt van bot. Hoewel de foto er misschien vaag uitziet, geeft het model dat wetenschappers op basis daarvan ontwikkelden unieke inzichten in de opmerkelijke eigenschappen van botten.

Een voorbeeld van de 3D-afbeelding die onderzoekers gebruiken om de structuur van botten te begrijpen. Beeld: N. Reznikov et al., Science (2018)

Botten bestaan grotendeels uit minerale kristallen en het eiwit collageen. Van de structuur van collageen weten wetenschappers al aardig veel. Het was ze echter nog niet zo duidelijk hoe de mineralen in bot, die gemaakt zijn van zogeheten hydroxyapatiet, zijn georganiseerd.

Roland Kröger van de University of York en zijn collega’s aan het Imperial College London gebruikten elektronenmicroscopen om afbeeldingen in dwarsdoorsnede onder verschillende hoeken te verkrijgen. Vervolgens stapelden ze die afbeeldingen om gedetailleerde 3D-afbeeldingen van menselijke dijbeenderen te construeren.

Op nanoschaalniveau lieten de 3D-afbeeldingen zien dat de kristallen een licht gebogen vorm van een vinger hebben. Die clusteren bij elkaar waardoor ze een handachtig patroon vormen. De handjes zijn weer op elkaar gedrukt in stapels. Op een iets minder kleine schaal is te zien dat die handstapels in een spiraal gedraaid zijn. Eerder was al bekend dat ook collageen – zelf een spiraalvormig eiwit – gedraaide vezels vormt in het bot.

Stijf en sterk

Net zoals gedraaide vezels een touw zijn sterkte geven, moeten deze spiraalvormige structuren bijdragen aan de mechanische eigenschappen van bot, zegt Kröger.

Altijd op de hoogte blijven van de nieuwste wetenschappelijke inzichten? Denk dan eens na over een New Scientist-lidmaatschap! Bekijk hier de mogelijkheden

Zijn team denkt dat de organisatie van de vele lagen van kristal en collageen de unieke eigenschappen van bot kan verklaren. Botten moeten stijf genoeg zijn om het lichaam te ondersteunen, maar ook sterk genoeg om het te beschermen.

Veel onderzoeksgroepen proberen bot te laten groeien in het lab. Daarmee hopen ze behandelingen voor botziekten te vinden, of nieuwe sterke materialen te ontwikkelen. De complexiteit van de structuur van bot zoals getoond in de recente studie benadrukt wat voor grote uitdaging dat is, zegt Kröger.

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: