Piezoelektrický jav je vlastnosť niektorých materiálov prevádzať mechanickú energiu na elektrický prúd. „Piezo“ je grécke slovo, ktoré znamená „stlačiť“. Prvýkrát tento efekt objavili Pierre Curie a Jacques Curie v roku 1880. Dr. I. Yasuda v roku 1957 objavil existenciu piezoelektrického javu v kostiach.
Priama piezoelektrika
Priamy piezoelektrický jav je definovaný ako schopnosť materiálu produkovať napätie pod napätím alebo kompresiou.
Inverzná piezoelektrika
Inverzný piezoelektrický efekt je definovaný ako ohyb spôsobený v piezoelektrické materiály, ako je keramika a kryštály, v dôsledku použitého potenciálu alebo elektrického poľa.
Kosť
Väčšina kostí pozostáva z kostnej matrice, ktorá má anorganickú a organickú povahu. Hydroxyapatit, ktorý je kryštalický, tvorí anorganickú časť kostnej matrice. Na druhej strane je kolagén typu I organickou súčasťou matrice. Zistilo sa, že hydroxyapatit je zodpovedný za piezoelektricitu v kostiach.
Pôvod piezoelektriky v kostiach
Pri namáhaní molekúl kolagénu pozostávajúcich z nosičov náboja sa tieto nosiče náboja zvnútra presunú na povrch vzorky. Toto produkuje elektrický potenciál cez kosť.
Hustota kostí a piezoelektrický efekt
Stres pôsobiaci na kosť vyvoláva piezoelektrický efekt. Tento efekt zase priťahuje bunky budujúce kosti (nazývané osteoblasty) z dôvodu tvorby elektrických dipólov. To následne ukladá minerály - predovšetkým vápnik - na namáhanú stranu kosti. Piezoelektrický jav teda zvyšuje hustotu kostí.
Význam
Vonkajšia elektrická stimulácia môže viesť k hojeniu a oprave kostí. Okrem toho sa piezoelektrický efekt v kosti môže použiť na remodeláciu kostí. Doktor Julius Wolff v roku 1892 zistil, že kosť sa pretvára v reakcii na sily, ktoré na ňu pôsobia. Toto je tiež známe ako Wolffov zákon.