Els ossos es reparen gràcies a l’electricitat que generen

BarcelonaEn el moment anterior a una fractura, a banda d’un dolor agudíssim, es produeix una quantitat d’electricitat amb què l’os a punt de trencar-se podria encendre una bombeta. Dos investigadors de l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), Gustau Catalan i Fabián Vásquez-Sancho, han investigat aquest procés tan curiós i han descobert un mecanisme fonamental per a la reparació òssia. Els resultats de l’estudi, que poden tenir aplicacions en el desenvolupament de pròtesis, s’han publicat a la revista 'Advanced Materials'.

Hi ha molts materials, els ossos inclosos, que produeixen electricitat quan es flexionen. Com és que no ens enrampem constantment, doncs? A escala macroscòpica, els objectes es dobleguen poc: és molt més difícil doblegar una taula de fusta que una estella minúscula. Amb els ossos passa una cosa semblant. Amb l’objectiu d’entendre aquest fenomen, conegut com a flexoelectricitat, els investigadors van comprar ossos de vaca i de porc a la carnisseria i en van fer mostres primes d’un centímetre de llarg i dos mil·límetres d’ample, les van sotmetre a un esforç de flexió i van mesurar quanta electricitat generaven. Durant els experiments van descobrir que, al contrari del que es pensava fins llavors, la part ceràmica de l’os, formada per un mineral càlcic anomenat hidroxiapatita, genera una electricitat molt més intensa que la part orgànica de l’os, formada per col·lagen. De fet, quan se sotmet a una flexió, en aquesta part ceràmica de l’os es poden produir camps elèctrics de fins a cinc volts per mil·límetre. Això vol dir que cada mil·límetre d’os considerat podria il·luminar una bombeta petita.

La funció d’aquesta electricitat, però, no és encendre bombetes, sinó exercir una funció clau en la reparació dels ossos. Encara que no ens n’adonem, a les capes externes dels ossos es produeixen habitualment microfractures, esquerdes minúscules que poden arribar a fer 30 o 40 milèsimes de mil·límetre. A causa de la major flexió que es produeix a la punta de l’esquerda durant el funcionament diari dels ossos, es generen camps elèctrics que provoquen la mort de les cèl·lules properes. Aquestes cèl·lules alliberen unes substàncies químiques que atrauen les cèl·lules encarregades de reparar les microfractures, els osteoblasts. Així, la flexoelectricitat de la part ceràmica dels ossos té una funció doble: activa el procés de reparació òssia i atreu les cèl·lules encarregades de la reparació.

Millora de pròtesis òssies

Un dels problemes més habituals de les pròtesis òssies com les de maluc és que al cap d’un temps, que se situa al voltant dels deu anys, s’han de canviar. El motiu del canvi és que el material de la pròtesi no s’integra bé al cos. Gràcies al procés descrit pels investigadors de l’ICN2, es pot abordar aquest problema a partir de la cerca de materials que tinguin una flexoelectricitat semblant a la dels ossos. D’aquesta manera, una pròtesi recoberta amb materials d’aquestes característiques s’integraria millor en l’organisme. Els autors de l’estudi ja han rebut finançament europeu per dur a terme aquesta investigació.

"Aquest resultat tan aplicat va començar amb una pregunta que va sorgir de la curiositat científica més pura", explica l’investigador Gustau Catalan. "Volíem entendre la flexoelectricitat en el nostre cos", afegeix, "i podríem arribar a trobar els pròxims anys una manera de millorar les pròtesis òssies". Aquesta recerca és un bon exemple de com el coneixement adquirit mitjançant la simple curiositat pot arribar a tenir aplicacions impensables.