عظم

يتمتع عظم بقوة ضعيفة بسبب تكوينه العضوي. يمكن أن تجف هذه المواد العضوية أو تتحلل بمرور الوقت، مما يضعف البنية ويزيد من خطر التشقق.

كون عظم عرضة لامتصاص الماء، وأشعة الشمس، والهشاشة في الظروف الجافة، والتعرض للحرارة واللهب، وصعوبة إزالة البقع، والتفاعلات السلبية مع المواد الكيميائية يجعله حساسًا للاستخدام اليومي.

تتكون العظام من خلايا حية (بانيات العظم وخلايا عظمية) مدمجة في مصفوفة عضوية ممعدنة. المكون الأساسي غير العضوي للعظم البشري هو هيدروكسيباتيت ، وهو معدن العظم السائد ، وله التركيب الاسمي لـ Ca10 (PO4) 6 (OH) 2. تتكون المكونات العضوية لهذه المصفوفة أساسًا من النوع الأول من الكولاجين - "عضوي" في إشارة إلى المواد المنتجة نتيجة لجسم الإنسان - والمكونات غير العضوية ، والتي تتضمن إلى جانب طور هيدروكسيباتيت السائد ، مركبات أخرى من الكالسيوم والفوسفات بما في ذلك الأملاح. يتكون ما يقرب من 30٪ من المكون اللاخلوي للعظام من مادة عضوية ، بينما يُعزى 70٪ تقريبًا من الكتلة إلى المرحلة غير العضوية. تمنح ألياف الكولاجين العظام قوة شدها ، وتعطي بلورات الهيدروكسيباتيت المتناثرة للعظام قوتها الانضغاطية. هذه التأثيرات تآزرية. قد يكون التركيب الدقيق للمصفوفة عرضة للتغيير بمرور الوقت بسبب التغذية والتمعدن الحيوي ، حيث تتراوح نسبة الكالسيوم إلى الفوسفات بين 1.3 و 2.0 (لكل وزن) ، كما أن المعادن النادرة مثل المغنيسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والكربونات وجدت. يتكون الكولاجين من النوع الأول من 90-95٪ من المصفوفة العضوية ، مع كون الجزء المتبقي من المصفوفة سائلًا متجانسًا يسمى مادة أرضية تتكون من البروتيوغليكان مثل حمض الهيالورونيك وكبريتات شوندروتن ، بالإضافة إلى بروتينات غير كولاجينية مثل أوستيوكالسين أو أوستوبونتين أو عظم سيالوبروتين. يتكون الكولاجين من خيوط من وحدات متكررة ، والتي تعطي قوة شد العظام ، ويتم ترتيبها بطريقة متداخلة تمنع إجهاد القص. وظيفة المادة الأرضية غير معروفة بالكامل. يمكن التعرف على نوعين من العظام مجهريًا وفقًا لترتيب الكولاجين: المنسوج والرقائقي. العظم المنسوج (المعروف أيضًا باسم العظم الليفي) ، والذي يتميز بالتنظيم العشوائي لألياف الكولاجين وهو ضعيف ميكانيكيًا. العظم الصفائحي ، الذي له محاذاة متوازية منتظمة للكولاجين في صفائح ("صفائح") وهو قوي ميكانيكيًا. يتم إنتاج العظم المنسوج عندما تنتج بانيات العظم العظمي بسرعة ، والذي يحدث في البداية في جميع عظام الجنين ، ولكن يتم استبداله لاحقًا بعظم رقائقي أكثر مرونة. في البالغين ، يتم تكوين العظام المنسوجة بعد الكسور أو في مرض باجيت. العظم المنسوج أضعف ، مع وجود عدد أقل من ألياف الكولاجين الموجهة عشوائيًا ، ولكنه يتشكل بسرعة ؛ لهذا المظهر للمصفوفة الليفية يسمى العظم منسوج. سرعان ما يتم استبداله بالعظم الرقائقي ، والذي يتم تنظيمه بشكل كبير في صفائح متحدة المركز مع نسبة أقل بكثير من الخلايا العظمية إلى الأنسجة المحيطة. العظم الصفائحي ، الذي يظهر لأول مرة في الجنين خلال الثلث الثالث من الحمل ، يكون أقوى ومليئًا بالعديد من ألياف الكولاجين الموازية للألياف الأخرى في نفس الطبقة (تسمى هذه الأعمدة المتوازية osteons). في المقطع العرضي ، تعمل الألياف في اتجاهات متعاكسة في طبقات متناوبة ، كما هو الحال في الخشب الرقائقي ، مما يساعد في قدرة العظم على مقاومة قوى الالتواء. بعد الكسر ، يتشكل العظم المنسوج في البداية ويتم استبداله تدريجياً بالعظم الرقائقي خلال عملية تعرف باسم "الاستبدال العظمي". بالمقارنة مع العظم المنسوج ، يحدث تكوين العظم الرقائقي بشكل أبطأ. يحد الترسيب المنتظم لألياف الكولاجين من تكوين العظم إلى حوالي 1 إلى 2 ميكرومتر في اليوم. تتطلب العظام الصفائحية أيضًا سطحًا مسطحًا نسبيًا لوضع ألياف الكولاجين في طبقات متوازية أو متحدة المركز. ترسب: يتم وضع المصفوفة خارج الخلية بواسطة بانيات العظم ، التي تفرز كلاً من الكولاجين والمادة المطحونة. تصنع هذه الخلايا الكولاجين داخل الخلية ، ثم تفرز ألياف الكولاجين. تتبلمر ألياف الكولاجين بسرعة لتشكيل خيوط الكولاجين. في هذه المرحلة لم يتم تمعدنهم بعد ، ويطلق عليهم اسم "العظم العظمي". حول الخيوط يترسب الكالسيوم والفوسفات على سطح هذه الخيوط ، في غضون أيام إلى أسابيع تصبح بلورات هيدروكسيباتيت. من أجل تمعدن العظام ، تفرز بانيات العظم حويصلات تحتوي على الفوسفاتيز القلوي. هذا يشق مجموعات الفوسفات ويعمل كبؤر لترسب الكالسيوم والفوسفات. ثم تتمزق الحويصلات وتعمل كمركز لتنمو البلورات. وبشكل أكثر تحديدًا ، يتم تكوين معادن العظام من هياكل كروية وصفيحة.

عظم له استخدامات متعددة تشمل المجوهرات والزخارف الأخرى للجسم. تم استخدام هذا المادة منذ أن بدأ الإنسان البدائي في تزيين جسده. يمكن طحنه واستخدامه في الغراء وتجليد الكتب أو دمجه في طعام الحيوانات. كما أن بعض الأثاث العتيق مصنوع أيضًا من العظام.