有时候,骨折就只有是一步而已,就是在错误方向用力,或者是一排纳米大小的胶原纤维更为特殊地在同一个方向对骨骼用力。新的研究显示:骨骼与来自某个方向的力量(象增强塑料)和其他的如易碎陶瓷作出反应。
从工程学的角度来看,从血管的孔口到细胞的微管,骨骼到处都有结构上的缺陷。因此,骨骼需要一个器械跨过一个大的区域发射出很大的局部张力去阻止大规模的断裂。以前的研究揭示了骨骼力的各种各样不同的来源,例如:破坏和重组在纤维中损失的粘合物去驱散压力,但是研究者必须准确地揭示他们全部是怎样工作的。
因此,在德国波茨坦的马克思.普朗克学院材料科学家Peter Fratzl和他的同事们使一个已经死去的52岁的妇女的骨骼承受一个三个方向的压力测试。(在测试前,一台机器把骨骼切断成形状大小相似的碎片)有两个方向从碎片的末端增加,而一个方向在中间减少。没有凹口开始断裂的过程,这些骨骼碎片自然地折断。
研究者发现当他们在胶原纤维定向的5度之内用力,只需要375焦耳的力去辟开骨骼。但是当他们在离开那个方向50度的任何一个东西上用力,必需的力按指数增加,当他们用一个将近垂直的力,则需要要大到9.920焦耳。除此之外,由平行力量形成的裂缝表现得相对光滑和笔直----表现出那些破碎陶瓷的特征----然而垂直的裂缝引起了严重的扭曲和粗糙的裂缝,正如骨骼要试着阻止被折断。
最近,这些发现详细地发布在《自然物质》的网上报道中,解释了骨骼怎样通过阻止垂直力的传送避免绝大部分的骨折:胶原纤维对着你撞到的一个骨板坚硬的边缘排列并施展它的钝弱的力量。也表明为什么有时候仅仅是迈错脚,会导致很难处理的骨折。