Кость обладает набором необычный физико-механических св-в:

1. Выдерживает резкие нагрузки

2. Деформируется без разрушении (в определённых пределах)

Так же в организме кость является буферной системой – депо разнообразных ионов. Всё это достигается благодаря 3-х фазной структуры кости.

Состав этих фаз:

1. Коллагеновый остов кости (его можно сравнить с арматурой в железобетоне).

2. Основная часть кости – кристаллический гидроксоаппатит.

3. Третья часть кости несёт скорее вспомогательные ф-ции, чем механические. Она состоит из различных органических матриц которые направляют кристаллизацию кости и регулируют обмен.

В целом кость является крайне сложной системой обладающей ценными свойствами.

Хочется упомянуть о таком интересном факте, что механические св-ва кости в основном зависят от содержания неорганической фазы. (см. рисунок 1).

Кость состоит из коллагена 1-го типа которые связаны с кристаллами фосфата кальция в определённом порядке. Костные кристаллы крайне малы ~ в среднем 50 нм длинной, шириной в 25 нм и толщиной в 3 нм. В связи с большой поверхностью энергия взаимодействия очень велика. Гидроксоапатитовая фаза содержит от 4 до 6 % карбонатов. Средний состав кости следующий: Ca8.3(PO4)4.3(CO2)3x(HPO4)y(OH)0.3 . С возрастом х возрастает, а у падает. Достаточно интересно что сумма х+у остаётся постоянной и равным 1,7. Структура кости изменяется в зависимости от её

ф-ции. (см рисунок 2).

Стадии минерализации кости.

1. Образование органической матрицы

2. Минерализация органической матрицы

3. Вторичная минерализация кости (связана с её постоянным формированием и развитием).

Сам процесс минерализации кости крайне сложен и до конца не исследован. Один из вариантов – Кристаллизация происходит не на коллагеновой матрице, а в пузырьках с мембраной структурой. Ступень кристалличности/аморфности в пузырьках зависит от степени удалённости их от кости – чем дальше, тем аморфней. Ещё одна теория состоит в следующем – в матричных пузырьках находятся только временные депо кальциевых и фосфатных ионов. Кристаллизация происходит на органической матрице. Существует возможность и двухстадийной биоминерализации – образование зародышевых кристаллов и дальнейший их рост на белковой матрице.

Считается что сразу образуется гидроксоаппатит(хотя велика вероятность того, что начально образование октокальцефосфата.)

Далее механизмы биоминерализации будут рассмотрены более подробно.