Araştırmacılar, kemiğin 3 boyutlu mineral yapısını nano ölçekte yeniden oluşturmayı başardı. Kemikler, işlevsel olarak, yüksek ivmelenme ve hıza sahip olan çitalarda da, dev fillerde de aynı performansı sergiler. Bu da sertlikleri ve potansiyel güçleri ile ilişkilidir.

Kemiğin özelikleri genelde hiyerarşik organizasyonuna atfedilir ve bu yapıda küçük bileşenler kendilerine benzer büyük yapıları oluşturmaktadır. Ne var ki, kemiğin nano ölçekteki organizasyonu ve temel bileşenleri olan mineral ve proteinleri arasındaki bağıntı bugüne kadar iyi derecede anlaşılabilmiş değildi.

Son 3D nanoboyutta görüntüleme metotları ile insan kemiğindeki mineralleri gözlemleyen University of York ve Imperial College London'dan araştırmacılar, kemiğin mineral kristalleri, daha büyük ölçekteki kemik yapısını oluşturabilmek için hiyerarşik yapıda bir araya geliyor.

Araştırmacılar bir dizi gelişmiş elektron mikroskobu tekniğini kullanıp kombine ederek, temel mineral yapıtaşlarının kıvrılmış iğne ucu biçiminde nanokristaller olarak bir araya geldiklerini ve daha büyük dönen katı çökeltiler oluşturduğunu ortaya koydu.

Bu uzun hançer tipi yapılar sürekli biçimde birleşip kemiğin protein fazı içinde ayrışırlar. Birbirine karışan mineral ve proteinler sürekli yapılar ile kemiğin işlevini kazanması için gereken sertlik ve gücü sağlayan ağ sistemini oluşturur.

4 Mayıs 2018`de Science dergisinde yayımlanan araştırmanın başyazarı University of York Fizik Bölümü'nden Doç. Dr. Roland Kröger, kemiğin sert mineral apatit ve esnek bir protein olan kollajenden oluşan ilgi çekici bir kompozit olduğunu belirtiyor ve bu iki sert ve esnek fazdan kendine has bir kombinasyonun sert ve güçlü bir temel yapı oluştuğunu ekliyor.

Kemikte bu iki fazın 12 seviyeli bir hiyerarşik yapı oluşturarak, kendini oluşturan birimlerden daha iyi bir forma sahip olduğunu biliyoruz. Daha önceki çalışmalardan da veri ve bilgilerin alınması ile daha iyi sonuçların elde edildiği mevcut araştırma ile kemik bulmacasında temel özellikler ve kemiğin yapısına dair çok daha net ve tutarlı bilgiler edinildi.

Kollajenlerin yani protein dizilerinin örgü biçiminde, kristallerin kıvrımlı şekilde bir araya gelerek oluşturduğu yapılar kemikte organizasyonların iki tanesidir ve bu yapılar kemik içindeki daha küçük ölçekli yapılara gözle görülür ancak ince kıvrımlar sağlamaktadır. Esnekliğinin temeli olduğu düşünülen mineralize kollajen lifleri DNA yapıları gibi dönmektedir.

Araştırmacılar kemiğin kilit özelliği ve eşi bulunmaz yetilerinin, fraktal benzeri yapısında gizli olduğunu öne sürüyor.