Piëzo-elektrisch effect en botdichtheid

Piëzo-elektrisch effect is de eigenschap van sommige materialen om mechanische energie om te zetten in elektrische stroom. "Piezo" is een Grieks woord dat "knijpen" betekent. Het effect werd voor het eerst ontdekt door Pierre Curie en Jacques Curie in 1880. Dr. I. Yasuda ontdekte in 1957 het bestaan ​​van piëzo-elektrisch effect in botten.

Het directe piëzo-elektrische effect wordt gedefinieerd als het vermogen van een materiaal om onder spanning of compressie spanning te produceren.

Het inverse piëzo-elektrisch effect wordt gedefinieerd als de buiging die wordt veroorzaakt door piëzo-elektrische materialen, zoals keramiek en kristallen, als gevolg van aangelegde potentiaal of elektrisch veld.

De meeste botten bestaan ​​uit botmatrix die anorganisch en organisch van aard is. Hydroxyapatiet, dat kristallijn is, vormt het anorganische deel van de botmatrix. Aan de andere kant is Type I collageen het organische deel van de matrix. Van hydroxyapatiet is ontdekt dat het verantwoordelijk is voor piëzo-elektriciteit in botten.

Wanneer collageenmoleculen, bestaande uit ladingsdragers, worden belast, verplaatsen deze ladingsdragers zich van binnenuit naar het oppervlak van het preparaat. Dit produceert elektrische potentiaal over het bot.

De spanning die op het bot inwerkt, produceert het piëzo-elektrische effect. Dit effect trekt op zijn beurt botopbouwende cellen (de zogenaamde osteoblasten) aan vanwege de vorming van elektrische dipolen. Dit deponeert vervolgens mineralen - voornamelijk calcium - aan de gestreste kant van het bot. Daarom verhoogt het piëzo-elektrische effect de botdichtheid.

Een externe elektrische stimulatie kan leiden tot genezing en herstel in het bot. Bovendien kan het piëzo-elektrische effect in bot worden gebruikt voor botremodellering. Dr. Julius Wolff merkte in 1892 op dat bot wordt hervormd als reactie op de krachten die erop inwerken. Dit wordt ook wel de wet van Wolff genoemd.