Piezoelektrický jev je vlastnost některých materiálů převádět mechanickou energii na elektrický proud. „Piezo“ je řecké slovo, které znamená „zmáčknout“. Efekt poprvé objevili Pierre Curie a Jacques Curie v roce 1880. Dr. I. Yasuda v roce 1957 objevil existenci piezoelektrického jevu v kostech.
Přímá piezoelektřina
Přímý piezoelektrický jev je definován jako schopnost materiálu produkovat napětí pod napětím nebo kompresí.
Inverzní piezoelektřina
Inverzní piezoelektrický efekt je definován jako ohyb způsobený v piezoelektrické materiály, jako je keramika a krystaly, v důsledku aplikovaného potenciálu nebo elektrického pole.
Kost
Většina kostí se skládá z kostní matrice, která má anorganickou a organickou povahu. Hydroxyapatit, který je krystalický, tvoří anorganickou část kostní matrice. Na druhou stranu je kolagen typu I organickou součástí matrice. Bylo zjištěno, že hydroxyapatit je zodpovědný za piezoelektricitu v kostech.
Původ piezoelektřiny v kostech
Když jsou molekuly kolagenu, skládající se z nosičů náboje, namáhány, tyto nosiče náboje zevnitř se přesunou na povrch vzorku. To vytváří elektrický potenciál přes kost.
Hustota kostí a piezoelektrický efekt
Napětí působící na kost vytváří piezoelektrický efekt. Tento účinek zase přitahuje buňky vytvářející kosti (nazývané osteoblasty) kvůli tvorbě elektrických dipólů. To následně ukládá minerály - především vápník - na namáhanou stranu kosti. Piezoelektrický efekt tedy zvyšuje hustotu kostí.
Význam
Externí elektrická stimulace může vést k hojení a opravě kosti. Kromě toho může být piezoelektrický účinek v kosti použit pro remodelaci kostí. Dr. Julius Wolff v roce 1892 zjistil, že kost je přetvářena v reakci na síly působící na ni. Toto je také známé jako Wolffův zákon.