¿Qué minerales que son más duraderos que el calcio serían adecuados para los huesos?

Los huesos son realmente fantásticos, desde el punto de vista de la ingeniería. Los usamos intensamente durante más de 80 años prácticamente sin grandes problemas e incluso pueden repararse solos, mientras que cualquier cosa que diseñemos es propensa a la fatiga y el desgaste.

Esta genialidad no proviene del elemento particular con el que se fabrican, sino de la forma peculiar en que están hechos: en lugar de construirse de una vez y para siempre, como hacemos con cualquier viga de metal, son constantemente demolidos y reconstruidos. por las células del cuerpo (osteoblastos y osteoclastos), de modo que, efectivamente, sus huesos hoy no son los mismos huesos que tenía hace un año.

Esto significa que la fatiga como la que conocemos en las aleaciones metálicas es menos preocupante, ya que este proceso elimina cualquier daño microscópico. ¡Y al usar este proceso también vemos cómo los huesos pueden repararse a sí mismos! ¡Y pensaste que pintar la Torre Eiffel o el Puente de la Bahía en San Francisco era un gran trabajo!

Usted pregunta qué otro metal se puede usar para reemplazar el Calcio. En principio, cualquier otro elemento del grupo 2 de la tabla periódica, que contenga

• Berilio,
• Magnesio,
• Estroncio,
• Bario,
• Radio

podría mostrar propiedades químicas similares.

Sin embargo, el calcio es el quinto elemento más abundante en la corteza terrestre , siendo el otro

• oxígeno 46%,
• silicio 28%,
• aluminio 8,2%,
• hierro 5,6%,
• calcio 4,2%,
• sodio 2,5%,
• magnesio 2,4%,
• potasio 2.0%,
• titanio 0,61%

Ten en cuenta que el calcio también es muy utilizado en nuestro organismo :

El$Ca^{2+}$el ion actúa como electrolito y es vital para la salud de los sistemas muscular, circulatorio y digestivo; es indispensable para la formación de hueso; y apoya la síntesis y función de las células sanguíneas. Por ejemplo, regula la contracción de los músculos, la conducción nerviosa y la coagulación de la sangre. Como resultado, los niveles de calcio intracelular y extracelular están estrictamente regulados por el cuerpo. El calcio puede desempeñar este papel porque el$Ca^{2+}$el ion forma complejos de coordinación estables con muchos compuestos orgánicos, especialmente proteínas; también forma compuestos con una amplia gama de solubilidades, lo que permite la formación del esqueleto.

Por lo tanto, su reemplazo más cercano podría ser el magnesio, según su configuración electrónica y su abundancia en la corteza terrestre. ¡Pero tenga en cuenta que si reemplaza el calcio con magnesio, también necesita rediseñar todo el sistema que usa calcio en nuestros cuerpos!

Silicio, como sílice (SiO2).

He aquí: el esqueleto de la esponja de cristal.

https://www.atlasobscura.com/articles/sponge-record-climate-change-data

Las esponjas de vidrio de la clase Hexactinellida son animales que se encuentran comúnmente en las profundidades del océano. Sus tejidos contienen partículas estructurales parecidas al vidrio, llamadas espículas, que están hechas de sílice (de ahí su nombre). Algunas especies de esponjas de vidrio producen espículas extremadamente grandes que se fusionan en hermosos patrones para formar una "casa de vidrio", un esqueleto complejo que a menudo permanece intacto incluso después de que la esponja muere.

https://oceanservice.noaa.gov/facts/glass-sponge.html

La sílice está ampliamente disponible en la tierra y es utilizada por algunos animales para construir esqueletos / caparazones en la forma en que la mayoría de los animales usan calcio. Las esponjas de vidrio son un ejemplo; los protistas radiolarios son otro. Al igual que con el "hueso tejido", no es el mineral en sí mismo sino la estructura en la que se deposita lo que confiere la fuerza.

Las esponjas de vidrio deben poder reparar sus esqueletos de sílice. Estos animales se hacen grandes y muy viejos.

Encontré algo que puede funcionar. Quitina, (C8H13O5N)n. Si puedes hacer un endoesqueleto de él, no está basado en calcio.

¿Por qué no el carbono?

El carbono puede formar diamantes, nanotubos de carbono más fuertes que el acero y láminas de grafeno flexibles como el plástico pero más resistentes que el vidrio a prueba de balas.

Una estructura ósea a base de carbono podría utilizar las propiedades de las tres formas para tener huesos que sean prácticamente irrompibles.

Teniendo en cuenta que ya somos una forma de vida basada en el carbono, el carbono parece la opción obvia.

Esta no es una respuesta directa ya que no reemplaza el calcio en los huesos, pero hay algunas opciones para materiales biológicos más fuertes.

• Los dientes de lapa utilizan fibras de goethita que forman el material biológico "más fuerte" conocido por el hombre. Desafortunadamente, en mi búsqueda aún no he encontrado lo que constituye "más fuerte" en este caso. Se comparan con la seda de araña, lo que implica resistencia a la tracción, pero bien podría estar leyendo una licencia periodística. Para que una sustancia produzca buenos huesos, necesita una buena resistencia a la tracción y a la compresión. También se describen como "duras", pero las sustancias duras aún pueden tener poca resistencia a la tracción o a la compresión. Sin embargo, un beneficio
• Las conchas de abulón utilizan una estructura compuesta de cristales de carbonato de calcio y proteínas flexibles similares a la goma. Esto les da una fenomenal resistencia a los impactos y también una resistencia razonable a la compresión y la tracción. Esta puede ser una muy buena opción.
• Los caracoles de patas escamosas usan caparazones que tienen una estructura compuesta de 3 capas con una capa externa que incluye sulfuros de hierro, una capa intermedia flexible y una capa interna calcificada. Esto los hace muy duros, muy resistentes a las fuerzas de aplastamiento y muy buenos para disipar el impacto.