П’єзоелектричний ефект - це властивість деяких матеріалів перетворювати механічну енергію в електричний струм. «П’єзо» - це грецьке слово, що означає «стискати». Вперше ефект був виявлений П’єром Кюрі та Жаком Кюрі в 1880 році. Доктор І. У 1957 році Ясуда виявив існування п'єзоелектричного ефекту в кістках.
Пряма п’єзоелектричність
Прямий п’єзоелектричний ефект визначається як здатність матеріалу виробляти напругу під натягом або стиском.
Зворотна п'єзоелектричність
Зворотний п'єзоелектричний ефект визначається як вигин, спричинений в п'єзоелектричні матеріали, такі як кераміка та кристали, через прикладний потенціал або електричне поле.
Кістка
Більшість кісток складається з кісткового матриксу, який має неорганічну та органічну природу. Гідроксиапатит, який є кристалічним, утворює неорганічну частину кісткового матриксу. З іншого боку, колаген типу I є органічною частиною матриці. Виявлено, що гідроксиапатит відповідає за п’єзоелектричність кісток.
Походження п'єзоелектрики в кістках
Коли молекули колагену, що складаються з носіїв заряду, піддаються напрузі, ці носії заряду зсередини переміщуються на поверхню зразка. Це виробляє електричний потенціал у кістці.
Щільність кісток та п’єзоелектричний ефект
Напруга, що діє на кістку, виробляє п'єзоелектричний ефект. Цей ефект, у свою чергу, привертає клітини, що будують кістку (так звані остеобласти) через утворення електричних диполів. Це згодом відкладає мінерали - насамперед кальцій - на напруженій стороні кістки. Отже, п’єзоелектричний ефект збільшує щільність кісткової тканини.
Значимість
Зовнішня електростимуляція може призвести до загоєння та відновлення кістки. Крім того, п'єзоелектричний ефект у кістці може бути використаний для реконструкції кісток. Доктор Джуліус Вольф в 1892 році зауважив, що кістка переформується у відповідь на сили, що діють на неї. Це також відомо як закон Вольфа.