Knochen, gebaut wie Spannbeton

Gespannt durch Mineralpartikel: Im Rasterelektronenmikroskop ist zu erkennen, dass sich zwischen den Kollagenfasern einer Sehne Nanokristalle aus Strontiumcarbonat eingelagert haben. Diese setzen das Kollagen genauso unter Zug wie Hydroxyapatit-Teilchen, die den mineralischen Bestandteil von Knochen bilden. Dass mineralische Substanzen nach dem Prinzip, das Ingenieure auch in Spannbeton nutzen, in Kollagen eine Vorspannung erzeugen, ist also offenbar ein universeller Effekt der Mineralisation. MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung - Die Einlagerung von Mineralen in Kollagen setzt die Verbundmaterialien unter Spannung und macht sie besonders hart und fest Was Ingenieure erst vor etwa 100 Jahren erfunden haben, nutzt die Natur schon so lange es Wirbeltiere gibt. Denn so wie unter Zug stehende Stahldrähte die Rissfestigkeit von Spannbeton erhöhen, werden auch Knochen besonders hart und fest, weil ihre Kollagenfasern durch eingelagerte mineralische Nanopartikel vorgespannt werden und sie diese Spannung auf die Partikel Übertragen. Ein Team des Max-Planck-Instituts für Kolloidund Grenzflächenforschung hat nun beobachtet, dass nicht nur Hydroxyapatit, der den mineralischen Bestandteil von Knochen bildet, eine Vorspannung erzeugt, sondern auch andere Minerale mit anderen Kristallstrukturen. Außerdem haben die Forschenden erstmals gewissermaßen live verfolgt, wie sich die Spannung im Kollagen und in den Mineralpartikeln aufbaut, wenn sich diese zwischen den Proteinfasern einlagern.