professor, AGH University of Science and Technology, Lab. Biomineralogy, Department of Mineralogy, Petrography and Geochemistry, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection
профессор кафедры минералогии, петрографии и геохимии, факультет геологии, геофизики и охраны окружающей среды, AGH Университет науки и технологии
Investigation of apatite piezoelectricity was conducted in order to assess piezoelectric properties of bone. In the first stage, mineralogical analysis of different apatite crystals, regarding their purity and fitness for the experiments was performed. After the crystals had been chosen, 0.8 mm-thick plates were cut, perpendicular and parallel to the crystallographic Z axis. The plates were then polished and dusted with gold. Electrodes were attached to the opposite surfaces of the plates with conductive glue. So prepared plates were hooked up to the EEG machine used for measuring electrical activity in the brain. The plates were then gently tapped to observe and register currents generated in them. Acquired data was processed by subtracting from the resulting graphs those generated by a hand movement, without tapping the plate. Results indicate that apatite plates have weak piezoelectric properties. Observed phenomenon may be translated to bone apatite, which would explain, at least partially, piezoelectric properties of bone. Acquired results suggest that there is a relation between the mechanical workload of bones (bone apatite) and theirelectrical properties. Considering the massive internal surface of bones, they may be treated as a kind of internal “antenna” reacting not only to mechanical stimuli, but to changes in electromagnetic field as well. Observed phenomena no doubt significantly influence the biological processes occurring in bones and the whole human body.
Исследование пьезоэлектрических эффектов в апатитах проводили с целью оценить электрические характеристики костей скелета. Первым этапом был выполнен минералогический анализ различных кристаллов в отношении их чистоты и пригодности для целей эксперимента. После отбора кристаллов, из них формировали пластины толщиной 0.8 мм, выпиливая их перпендикулярно и параллельно кристаллографической оси. Пластины полировали, после чего наносили золотое напыление. Электроды присоединяли к противоположным поверхностям пластин, используя проводящий клей. Подготовленные таким образом пластины фиксировали к аппарату ЭЭГ, используемому для исследования электрической активности головного мозга, после чего по пластинам аккуратно постукивали для наблюдения и регистрации вырабатываемого тока. Полученные данные обрабатывали, вычитая из результирующих показателей те, что были получены в результате движения руки, не учитывая постукивания по пластине. Результаты демонстрируют наличие у апатитовых пластин слабых электрических характеристик. Наблюдаемый феномен можно применить к костному апатиту, что могло бы, по крайней мере, отчасти, объяснить электрические характеристики скелета. Полученные результаты позволяют предположить наличие взаимосвязи между механической рабочей нагрузкой костей (костный апатит) и их электрическими характеристиками. Учитывая обширную внутреннюю поверхность костей, их можно расценивать как некую внутреннюю «антенну», реагирующую не только на механическое воздействие, но и на изменения в электромагнитном поле. Без сомнения, наблюдаемый феномен существенно влияет на биологические процессы в скелете и организме человека.