Efecto piezoeléctrico y densidad ósea

El efecto piezoeléctrico es la propiedad de algunos materiales para convertir la energía mecánica en corriente eléctrica. "Piezo" es una palabra griega que significa "apretar". El efecto fue descubierto por primera vez por Pierre Curie y Jacques Curie en 1880. Dr. I. Yasuda en 1957 descubrió la existencia de un efecto piezoeléctrico en los huesos.

El efecto piezoeléctrico directo se define como la capacidad de un material para producir voltaje bajo tensión o compresión.

El efecto piezoeléctrico inverso se define como la flexión causada en materiales piezoeléctricos, como la cerámica y los cristales, debido al potencial aplicado o al campo eléctrico.

La mayoría de los huesos consisten en una matriz ósea que es de naturaleza orgánica e inorgánica. La hidroxiapatita, que es cristalina, forma la parte inorgánica de la matriz ósea. Por otro lado, el colágeno tipo I es la parte orgánica de la matriz. Se ha descubierto que la hidroxiapatita es responsable de la piezoelectricidad en los huesos.

Cuando las moléculas de colágeno, que consisten en portadores de carga, se someten a tensión, estos portadores de carga desde el interior se mueven hacia la superficie de la muestra. Esto produce potencial eléctrico a través del hueso.

La tensión que actúa sobre el hueso produce el efecto piezoeléctrico. Este efecto, a su vez, atrae a las células formadoras de huesos (llamadas osteoblastos) debido a la formación de dipolos eléctricos. Esto posteriormente deposita minerales, principalmente calcio, en el lado estresado del hueso. Por tanto, el efecto piezoeléctrico aumenta la densidad ósea.

Una estimulación eléctrica externa puede conducir a la curación y reparación del hueso. Además, el efecto piezoeléctrico en el hueso puede usarse para remodelar el hueso. El Dr. Julius Wolff en 1892 observó que el hueso se reforma en respuesta a las fuerzas que actúan sobre él. Esto también se conoce como ley de Wolff.