人体骨骼显微硬度及其相关因素初步研究
- 2026-02-25 23:37:17
2.1 骨显微硬度与骨组织微观结构及理化成分 据文献报道，骨组织是一种具有7级复杂等级结构的不均质材料，主要由羟基磷灰石、Ⅰ型胶原和水组成，具有很好的硬度和强度，其生物力学性质取决于其物质组成和结构，骨组织矿物含量决定其硬度[4]。骨组织矿物质又称骨盐，主要成分是磷酸钙、碳酸钙、柠檬酸钙及磷酸氢二钠等。它们以结晶的羟基磷灰石和无定形的胶体磷酸钙的形式分布在骨基质中。羟基磷灰石结晶呈片状，约40 nm×20 nm×5 nm大小，分子式为Ca10(PO4)6(OH)2。钙、磷晶体排列呈小柱状，环绕着哈佛系统排列，通常认为骨的坚硬程度取决于骨基质中羟基磷灰石晶体排列。有机质的主要成分是骨胶原纤维，占有机细胞间质的90%。骨胶原纤维的直径约为50 nm，组成骨的Ⅰ型胶原分子平行排列连接形成胶原微纤维，胶原微纤维的直径约为100 nm，微纤维之间轴向连接，并具约30 nm 的空隙，钙、磷晶体嵌插在这些空隙中形成矿化胶原纤维；矿化胶原有序平行排列集结成束，矿化胶原束组合有平行排列、纤维交织结构、夹合板结构、纤维放射状排列4种形式[4]，其中平行排列是最常见的排列模式，胶原纤维在板层骨内环绕血管间隙呈同心圆排列，在骨松质内与骨小粱呈纵轴平行排列。同时也有许多胶原纤维穿过板间区以增加骨对机械应力的抵抗。
