Dişlerimiz ve kemiklerimiz vücudumuzdaki en dayanıklı dokulardır. Fakat en ilginç kısmı bu yapıların içlerinin boş olmasıdır. Örneklendirmek gerekirse; dişlerimizi ve kemiklerimizi, içleri oyulmuş borulara benzetebiliriz.
Peki, bir sandalyenin üzerinde ağırlık taşımasında yardımcı olan bacaklarını düşünelim. Sandalyenin taşıyacağı ağırlık, bacakları ne kadar kalın ve ağır bir ağaçtan yapılmışsa o kadar artar. O halde, içleri boş olan dişlerimiz ve kemiklerimiz nasıl olup da kırılmamakta ve ortalama 60 – 70 kg’luk bedenleri de 120-150 kg’luk bedenleri de aynı kolaylıkta taşımaktadır?
Bunun en önemli nedeni, bu yapıların sahip oldukları tasarımdır.
Kemikler içleri dolu olmamasına karşın, dokusu adeta iç içe geçerek örülmüş bir kafes gibidir. Bugün bina inşaatlarında üst üste dökülen tonlarca betonun çökmemesinin nedeni de, beton dökmeden önce kurulan tel kafeslerdir. Yalnız, burada unutulmaması gereken önemli bir nokta vardır. Kemiklerimizdeki kafes sistemi, inşaat sisteminde kullanıldığı kadar basit değildir. Çok daha karmaşıktır. Burada örülü bulunan kafesler, milimetrenin milyonda biri bir alana sığdırılmış iç içe geçmiş milyonlarca kalasa benzetilebilir. Bu kafes sistemi sayesinde, kemiklerimiz hem taşıyabileceğimiz kadar hafif; hem de vücut ağırlığımızı kaldırabilecek kadar kuvvetlidir. Eğer kemiklerimizin içi bu kafesli yapı ile donatılmamış ve tamamen bir dolgu malzemesi ile dolu olsaydı; en ufak attığımız bir adımda bile ayağımızı yere basarken vücudumuza uygulanan basınç bacaklarımızdaki kemikleri un ufak eder; bizi sakat bırakır ve her adım atışımızda kullanmamız gereken kuvvet adeta bir ton kaldırıyormuşçasına bizi zorlardı.
Dişlerimizde ki durum da bir o kadar karmaşıktır.
Dişlerimizdeki yapıda, dayanıklılığı sağlayan özellik; diş minesi olarak bilinir. Diş minesi, dışarıdan son derece pürüzsüz görünmesine karşın, yüzeyinde milyonlarca küçük çatlak bulundurur. Normal şartlar altında, yüzeyinde çatlak bulunan bir sistemin hemen parçalara ayrılması gerekirken; diş minesinin yüzeyindeki çatlakların 1 tane ile sınırlı olmayıp milyonlarca olması çok önemlidir. Çünkü bu milyonlarca küçük çatlak, yemek yerken çenemiz tarafından dişlerimize uygulanan basıncın diş yüzeyinde eşit olarak dağılmasını sağlar. Ve bu sayede dişi dayanıklı kılar.
Görüldüğü üzere, dişlerimizin ve kemiklerimizin yapıları son derece dayanıklı ve sağlam tasarımlardır. Bu nedenle de, bugüne kadar ulaşılabilmiş hiçbir teknoloji ile taklit edilememiş ve orijinaline yakın kalitede kullanılabilirliğe sahip protezler üretilememiştir.
Bu yüzden de, araştırmacıların bu dokuların yerini alabilecek alternatif çözümler üzerindeki çalışmaları günümüzde devam etmektedir.
Doğadaki teknolojinin yerini alabilecek, en kalıcı yöntemlerin yine canlılar üzerindeki teknolojiler olabileceğinin farkına varan araştırmacılar, şu an ümit vaat eden bir proje üzerinde çalışıyorlar.
Doğadaki diğer en dayanıklı malzemeler olarak bilinen örümcek ağı ve ipek, bu projenin ana fikri.
Tufts Üniversitesi’nden Prof. David Kaplan, ipeği çekme ve sıkıştırmaya karşı çok dayanıklı olması nedeniyle tercih ettiklerini söylerken; ipeğin ve örümcek ağının biyolojik olarak insan vücudunda kullanıma uygun olma özelliğinin de umut verici olduğunu dile getiriyor.
Yüksek ısıya ve canlı içerisindeki koşullara dayanıklılık gösteren bu malzemeler, parçalandıklarında da zararsız amino-asitlere dönüşüyor.
İnsanda kemiği oluşturan kemik matrisi, hidroksiapatit ve kolajenden oluşuyor ve kemik hücreleri tarafından doldurularak kemik ve kemiksi dokular oluşturuluyor.
Araştırmacılar kemik matrisini ipek proteininden oluşturarak, etrafını da kemik iliğinden alınan kök hücrelerle doldurup, insan kemiğine çok benzer yapılar elde edilebiliyorlar.
Kolay temin edilebilen bir malzeme olduğu için gelecekte yaygın olarak kullanılabilir olmasıyla da tercih ediliyor.