Bot en pees verschillen enorm van elkaar. Bot is hard en stijf, terwijl pees juist zacht en flexibel is. Toch zijn ze in het menselijk lichaam verbonden via een uitzonderlijk korte overgangszone die zelden faalt. Wetenschappers proberen al jaren deze natuurlijke verbinding na te bootsen, maar zonder veel succes. Onderzoekers van de TU Delft hebben nu een belangrijke stap gezet. Met een nieuwe methode om twee verschillende soorten metamaterialen te combineren, ontwikkelden zij structuren die de overgang tussen bot en pees nauwkeurig nabootsen.
De natuur heeft miljoenen jaren besteed aan het optimaliseren van de verbinding tussen bot en pees. Over een zeer korte afstand verandert het weefsel van een stijve botstructuur naar een flexibele pees, zonder daarbij aan sterkte of duurzaamheid in te leveren. Juist die geleidelijke maar compacte overgang blijkt voor ingenieurs bijzonder lastig na te maken.
Terwijl een betere imitatie hiervan grote medische voordelen kan hebben. “Aandoeningen aan het bewegingsapparaat behoren wereldwijd tot de belangrijkste oorzaken van beperkingen”, zegt universitair hoofddocent Mohammad J. Mirzaali. “Verbeterde methoden om harde en zachte weefsels met elkaar te verbinden kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe implantaten en strategieën voor weefsel-engineering.”
Twee werelden verbinden
Voor het nabootsen van biologische structuren maken onderzoekers steeds vaker gebruik van metamaterialen: speciaal ontworpen materialen waarvan de eigenschappen vooral worden bepaald door hun interne architectuur en niet door hun chemische samenstelling.
Er bestaan twee belangrijke typen. Plaatvormige metamaterialen bestaan uit doorlopende oppervlakken en zijn geschikt voor stijve constructies en de integratie van botcellen. Staafvormige metamaterialen bestaan uit onderling verbonden balkjes en bootsen juist beter de eigenschappen van zachter weefsel na.
Lees het hele bericht op de site van de TU Delft.
