¿Cuáles serían los efectos de recubrir el esqueleto humano en algo como fibra de carbono o titanio?

Los huesos requieren estrés, para mantenerse fuertes. Si coloca una barra dentro o al lado de un hueso, de modo que la barra soporta parte del estrés del hueso, entonces lo que sucede es que el hueso lentamente comienza a perder masa. Su estructura interna responde a tensiones internas que ahora son más bajas. Y pierde parte de su estructura, su masa. Un hueso realmente no “piensa” y sabe que necesita menos masa, pero de hecho responde al aumento del estrés construyendo hueso, y también al estrés disminuido, al perder masa ósea. El método piezoeléctrico de esta respuesta estructural fue dilucidado por investigadores médicos hace décadas. Un tipo de estructura inteligente muy sorprendente. Es casi como magia. Pero no.

Esta propiedad de respuesta al estrés puede complicar las “férulas” biomédicas y ortopédicas. Pero no evita tal aumento cuando es necesario. Solo tiene que hacerse sabiamente. Y tal sabiduría a veces es difícil de ganar, y no se usa fácilmente de manera creativa.

Tampoco sé cómo abordar la parte de la pregunta sobre la fuerza muscular. La fisiología del conjunto es mucho más complicada de lo que sé. El cuerpo es un conjunto complicado y coordinado de órganos y dinámicas corporales.

Además, los cirujanos ortopédicos que utilizan placas de metal (plata) personalizadas para mantener juntas las fracturas destrozadas, se han utilizado durante muchas décadas. Las placas de metal se convierten en parte de la estructura de soporte de carga, y si se quitan probablemente provocarán fracturas fácilmente, a menos que se permita reconstruir su estructura y cargar lentamente. Seguramente podrían usarse otros metales, pero la maleabilidad personalizada en cirugía en tiempo real podría ser un inconveniente para los gustos del titanio. Tenga en cuenta que no pretendo representar bien la capacidad ortopédica actual o establecida. Solo estoy ayudando a apreciar que recubrir los huesos con una estructura más fuerte, de hecho, podría resultar autodestructivo, ya que el hueso puede renunciar a la masa que ya no necesita. Pero esto no quiere decir que el objetivo de aumento no se pueda lograr de manera creativa, de otra manera. Pero no sería un esfuerzo directamente obvio. No pretendo que la idea propuesta sea imposible, solo que no es tan directa como … podría presumirse si el practicante es ingenuo acerca de la estructura sensible interna del hueso.

Y luego señalo que hay una gran cantidad de práctica especializada por parte de los cirujanos ortopédicos que sí entienden esto, y todavía aumentan las rodillas, las espinas y las caderas, con un éxito significativo y cada vez mejor. Los que conozco, si se les pidiera ayuda para aconsejar hacer súper soldados con aumento de hueso, muy probablemente rodarían los ojos y le mostrarían la puerta más rápido de lo que podría ganar masa ósea.

___

Apéndice; Un suegro estadounidense estaba en la Batalla de las Ardenas, pero se rompió el pie mientras se lanzaba en paracaídas. Un cirujano ortopédico alemán muy competente juntó los huesos de sus pies como un rompecabezas, luego formó un juego de placas de plata para contenerlo todo. juntos, y permitió la rehabilitación adecuada para recuperar su fuerza y ​​estructura. Las placas permanecieron allí después de recuperarse completamente juntas. Creo que fue intercambiado con otros prisioneros de guerra y regresó a su casa para vivir una vida plena, así es como sé esta historia. [Me casé con su hija menor]

Saludo respetuosamente a la humanidad de los alemanes, el tratamiento de los prisioneros en una batalla acalorada y el nivel excepcional de habilidad médica utilizada en un prisionero combatiente, algo de lo que no se escucha a menudo, pero probablemente mucho más común que esta historia. Y algo que todos deberíamos apreciar y respetar fácilmente.

Ya hay una pregunta sobre el reemplazo de huesos con metal o fibra de carbono. Si cubrieras los huesos con una capa delgada de carbono o metal, el peso no sería un problema, ya que las personas gordas pueden duplicar fácilmente su peso corporal y aún así moverse. La mayoría de los cuerpos extraños causan una reacción del cuerpo. Solo se pueden usar unos pocos materiales. Estos pueden fomentar la calcificación, lo que a su vez podría causar pinzamiento articular.

En términos más generales, aparte de la dificultad de quitar huesos, recubrirlos y reemplazarlos, sería discutible cuáles serían los beneficios. En términos de reducción de huesos rotos, en el tipo de choque al cuerpo que rompe los huesos, también corre un grave riesgo de daño en los tejidos blandos. Por lo tanto, es posible que los huesos no se rompan mecánicamente, pero podría morir por daño cerebral o hemorragia interna.

Es probable que en personas con huesos frágiles se desarrollen tratamientos para aumentar la densidad y la resistencia ósea que serían mucho menos invasivas que extraer hueso, recubrirlo y volver a colocarlo. El potencial de infección solo sería masivo.

El hueso es algo bastante inteligente y ha evolucionado junto con otros tejidos humanos para hacer su trabajo. Ponerle fibra de carbono no necesariamente lo mejoraría, especialmente cuando su cuerpo lo rechazaría.

Es probable que, en lugar de tener mejoras en el endoesqueleto, haya endoesqueletos de alta tecnología. Armadura moderna que puede ser servo asistida con sistemas sensoriales mejorados.

No desea reemplazar o fortalecer los huesos: este es un enfoque simplista para los múltiples problemas de la mecánica corporal mejorada.

Lo que desea hacer es fortalecer y reforzar las articulaciones , luego fortalecer los huesos lo suficiente como para acercarse a la fuerza de las articulaciones, pero aún así romperse antes de que la articulación lo haga.

Puede sanar y / o reparar fácilmente un hueso roto. Las articulaciones son básicamente imposibles de volver al 100% de utilidad, y más delicadas. Entonces: primero fortalezca las articulaciones, luego preocúpese por los huesos. Agregue bisagras paralelas de tantalio a las articulaciones, o lo que sea.

En la práctica, un exoesqueleto motorizado puede ser más fácil y económico de construir, ya que puede adaptarse a muchos usuarios. Los esqueletos humanos mejorados tienen más problemas, más costos y se pierden cuando el sujeto muere o sufre heridas graves. Un exoesqueleto se puede volver a colocar en el próximo minero / buzo / trabajador del entorno duro / soldado / lo que sea.

En cualquier entorno donde se consideren mejoras de esqueletos o exoesqueletos (‘trajes de poder’), probablemente perderá un porcentaje de personal pero con cuerpos recuperables. Económicamente, los esqueletos con alimentación externa parecen una mejor opción.

En primer lugar, el peso del metal dependería del grosor establecido. Si no fuera demasiado grueso, el músculo esquelético respondería al peso extra con relativa rapidez y aumentaría de tamaño para mover el peso extra. Sin embargo, este no sería el principal problema. El hueso está hecho principalmente de colágeno (una proteína blanda) e hidroxi apatita (un mineral duro). Estos dos compuestos se combinan para producir un material liviano, resistente y duradero que se puede remodelar para responder a las nuevas tensiones aplicadas a ellos (por ejemplo, si se rompe un hueso o desarrolla una cojera). En primer lugar, a medida que los huesos se recubren y luego se vuelvan un poco más pesados, habrá un cambio en su biomecánica (la forma de caminar, etc.) Esto daría como resultado nuevas tensiones en los huesos, pero ahora las células que remodelan el hueso (osteoblastos y osteoclastos) no podrían romper el hueso viejo debido a que el metal está en el camino. Esto también inhibiría el crecimiento de los vasos sanguíneos a través del hueso, por lo que algunas áreas comenzarían a desaparecer y tal vez también afecten a las células madre mesenquimales que se desarrollan en la médula ósea al ingresar al torrente sanguíneo, por lo tanto, su recuento sanguíneo se vería afectado y no menciona tus células inmunes. Resulta que tus huesos hacen mucho más que solo proporcionar soporte estructural.

En segundo lugar es la reacción del cuerpo extraño. Dependiendo del metal, verías una respuesta diferente. Un metal bio inerte, como el titanio o el acero inoxidable, sería relativamente inofensivo y no generaría ninguna respuesta inmune, mientras que algo como la fibra de carbono creo que causaría estragos en las células debido a la gran relación de aspecto de las fibras. Otro problema sería el desgaste. Cuando el metal se muele contra otro metal, las pequeñas partículas se desgastarían y se alojarían en el tejido blando local. Como el cuerpo no tiene un mecanismo para eliminar partículas grandes, causaría la muerte celular no programada (apoptosis) y daños en los tejidos blandos del área local. Eche un vistazo a un caso de estudio de depuy, una compañía propiedad de Johnson y Johnson que fueron llevados a los tribunales por la implantación de sus nuevos implantes metálicos de reemplazo de cadera. Hasta donde sé, sigue siendo el mayor caso judicial en curso que le ha costado a la compañía miles de millones de dólares en daños.

Además, algunos metales pueden ser altamente tóxicos y simplemente te envenenarán. En general, creo que sería un poco problemático y, por lo tanto, tus sueños de convertirte en Wolverine se precipitaron hacia la puesta del sol como el polvo en el viento.

La fibra de carbono y el titanio son muy biocompatibles, por lo que no habría rechazo por parte del sistema inmune. La capacidad de moverlos dependería de la masa total del recubrimiento. Si es una capa delgada que cubre los huesos, no sería ningún problema.

Pero debemos recordar que los huesos son tejidos vivos, órganos que necesitan crecer y se renuevan constantemente y necesitan un suministro de sangre. Un biólogo o médico podría responder mejor que yo sobre los inconvenientes a largo plazo de ese recubrimiento.