Kortikální kost je hierarchálně organizovaná biokompozitní tkáň od nanoskopického do makroskopickému měřítka. Živá kostní tkáň má schopnost optimalizace struktur na všech jejích strukturálních úrovních. Optimalizuje funkce jednotlivých strukturálních domén a jejich chování. Předložená práce je zaměřena na nová pozorování struktur lidské femorální kosti. Cílem práce bylo ověřit a zejména zpřesnit soudobé poznatky o orientacích domén submikrostruktur, ve vybraných lokalitách kortikalis ve 2. až 5. strukturální úrovni. Autoři práce se zaměřili na fraktury (výlomová rozhraní kostí) v lokalitách laterální stěny proximální části pravého femuru. Pro exaktní pozorování strukturálních vzorků aplikovali elektronový skenovací mikroskop Quanta 450 s EDS-Apollo X detektorem. Strukturálními doménami 2. strukturální úrovně jsou nanovlákna (nanofibrily, resp. nanopruty). Soustavy orientovaných nanofibril vytvářejí domény 3. strukturální úrovně, tj. nanoskořepiny o tloušťkách cca 100–140 nm. Nanoskořepinové segmenty dále vytvářejí vrstevnaté válcovité mikrosloupce. – mineralizovaná mikrovlákna. Hierarchální struktury kortikalis umožňují postupně a velmi efektivně disipovat potenciální energii deformace do nižších strukturálních úrovní, a to tak, aby na nejnižší úrovni byly strukturální domény namá- hány tím nejjednodušším způsobem, tj. prostými tahy a/nebo tlaky. Vynikající biomechanické vlastnosti kortikalis jsou na všech jejich strukturálních úrovních výsledkem adaptace kostní tkáně na proměnná a kombinovaná vnější zatížení.

The living bone tissue, like other biological systems, has the ability of optimising these structures at all “its” structural levels, optimising their functions and their behaviour. The present paper is concerned with the new histological observation of human femoral cortical bone at the submicrostructural levels. The objective of this study is to verify and refine the descriptions of submicrostructures of the human diaphyseal compact bone (in selected localities of the human femoral diaphysis) with the scanning electron microscope. We apply the SEM – Quanta 450 with the EDS-Apollo X detector for exact determination of submicrostructures. As the domains of the 2nd structural level are mineralized nanofibrils, then dominant domains of the 3rd structural level are layered nanoshalls, creating the mineralized cylindrical columns, i.e. mineralized microfibres. Each mineralized nanoshell having the thickness of 100–140 nm is composed of parallel oriented mineralized nanofibrils (nanorods) having roughly the same orientation in the same shell nanolayer. The nano/substructural elements are formed (during the bone remodelation) under the influence of the dominant biomechanical features of torsional micromoments, microforces in tension and/or in compression.

Laboratoř biomechaniky a biomateriálového inženýrství Katedra mechaniky Fakulta stavební České vysoké učení technické Praha Česká republika

Ústav patologie 1 lékařská fakulta Karlova universita Praha Česká republika

Ústav struktury a mechaniky hornin Oddělení kompozitních a uhlíkových materiálů Akademie věd České republiky Praha Česká republika

Literatura