Piezoelektrični učinek je lastnost nekaterih materialov, da pretvarjajo mehansko energijo v električni tok. "Piezo" je grška beseda, ki pomeni "stisniti". Učinek sta prvič odkrila Pierre Curie in Jacques Curie leta 1880. Dr. Yasuda je leta 1957 odkril obstoj piezoelektričnega učinka v kosteh.
Neposredna piezoelektričnost
Neposredni piezoelektrični učinek je opredeljen kot sposobnost materiala, da proizvaja napetost pod napetostjo ali stiskanjem.
Inverzna piezoelektričnost
Inverzni piezoelektrični učinek je opredeljen kot upogibanje, povzročeno v piezoelektrični materiali, kot so keramika in kristali, zaradi uporabljenega potenciala ali električnega polja.
Kost
Večina kosti je sestavljena iz kostnega matriksa, ki je anorganske in organske narave. Hidroksiapatit, ki je kristaliničen, tvori anorganski del kostnega matriksa. Po drugi strani pa je kolagen tipa I organski del matriksa. Ugotovljeno je bilo, da je hidroksiapatit odgovoren za piezoelektričnost v kosteh.
Izvor piezoelektričnosti v kosteh
Ko so molekule kolagena, sestavljene iz nosilcev naboja, obremenjene, se ti nosilci naboja od znotraj premaknejo na površino vzorca. To ustvarja električni potencial v kosti.
Gostota kosti in piezoelektrični učinek
Stres, ki deluje na kost, povzroči piezoelektrični učinek. Ta učinek pa privlači celice za izgradnjo kosti (imenovane osteoblasti) zaradi tvorbe električnih dipolov. S tem se na stresni strani kosti odložijo minerali - predvsem kalcij. Zato piezoelektrični učinek poveča gostoto kosti.
Pomembnost
Zunanja električna stimulacija lahko privede do celjenja in obnove kosti. Poleg tega se lahko piezoelektrični učinek v kosti uporablja za prenovo kosti. Dr. Julius Wolff je leta 1892 opazil, da se kost preoblikuje kot odziv na sile, ki nanjo delujejo. To je znano tudi kot Wolffov zakon.