La compleja estructura del hueso, al descubierto

El hueso es un material complejo y asombroso. La estructura ósea que da soporte a nuestros cuerpos está hecha de distribuciones asombrosamente complejas de materiales; tanto es así que desvelar la estructura exacta responsable de su gran fortaleza y resistencia ha sido una misión imposible pese a los mejores esfuerzos de los científicos durante décadas.

Ahora, sin embargo, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, por fin ha desentrañado la estructura del hueso con una precisión casi de átomo por átomo, después de muchos años de análisis ejecutados por algunas de las supercomputadoras más potentes del mundo y la comparación con experimentos de laboratorio para confirmar los resultados calculados.

El principal reto que tuvo que afrontar el equipo del ingeniero Markus Buehler fue encontrar cómo dos materiales diferentes (una biomolécula blanda y flexible llamada colágeno, y una forma dura y quebradiza del mineral apatito) se combinan para formar algo que es a la vez duro, robusto y ligeramente flexible.

Los componentes son tan diferentes como la noche del día. La hidroxiapatita es muy quebradiza. Si se intenta doblarla aunque sea un poco, se rompe en pedazos. El colágeno, por otro lado, es, en esencia, de lo que está hecha la gelatina, el ejemplo perfecto de sustancia blanda y viscosa, y de la que deriva incluso el adjetivo "gelatinoso".

Ante ingredientes tan desiguales, no estaba nada claro cómo se configuraban para formar hueso. Ningún material, por sí solo, podría proporcionar un soporte estructural adecuado para el cuerpo. El hueso exhibe las mejores cualidades de las dos sustancias.


Valiéndose de modelos digitales en supercomputadoras, y comprobando luego los resultados mediante experimentos reales en el laboratorio, el equipo de Buehler, Arun Nair, Shu-Wei Chang y Alfonso Gautieri ha descubierto, entre otras cosas, que los granos de hidroxiapatita, de apenas unos pocos nanómetros, y que están incrustados profundamente en la matriz de colágeno, logran su cohesión con el colágeno mediante interacciones electrostáticas, que permiten a ambos materiales deslizarse entre sí sin que se rompa el conjunto.

Los nuevos datos sobre la función y estructura molecular del hueso podrían ayudar a desentrañar qué problemas exactos son los responsables de ciertas enfermedades, incluyendo la osteoporosis y la osteogénesis imperfecta, o enfermedad de los huesos frágiles como también se la conoce.

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