Кость обладает значительным количеством свойств, в числе которых немаловажное значение имеет плотность и порозность. Эти свойства физического характера представляют собой качественную основу любой кости, так как именно от этих составляющих зависят другие физические свойства как прочность, твердость, упругость и так далее. Плотность и порозность различна в основных двух видах костей: компактных и трубчатых. Пожалуй, первостепенной важности элементом является кальций, содержание которого в костях является и определяет рассматриваемые нами свойства в исследуемых костях.
Ключевые слова: порозность, трубчатая кость, лось, орто-диметилбензол, плотность, костный осколок, объем.
Методика для проведения исследования. Среднюю плотность образца костной ткани определяют отношением его массы к объему. Для чего высушенную до постоянной массы и обезжиренную костную ткань взвешивают на аналитических весах. Геометрические размеры определяют микрометром или путем взвешивания в жидких средах: воде, ксилоле, четыреххлористом углероде. Кость или ее фрагмент помещают в сосуд с жидкостью так, чтобы образец полностью был погружен в нее, и взвешивают на аналитических весах. Расчет объема производят по следующей формуле:
масса кости на воздухе - масса кости в жидкости
Объем = ----------------------------------------------------------------------
плотность жидкости
Для исследования степени порозности находят объем высушенного и обезжиренного образца костной ткани в инертных по отношению к кости растворителях: ксилоле или четыреххлористом углероде – это начальный объем кости. Затем выдерживают образец в растворителе под отрицательным давлением или в течение 7 суток при нормальных условиях для заполнения пор растворителем. При достижении максимальной массы рассчитывают объем по приведенной выше формуле. Это так называемый « чистый» объем кости. Разница между начальным и конечным объемами определяется как объем пор. Отношение « чистого» объема к начальному отражает степень порозности костной ткани.
Материал для исследования.
Материалом для проведения исследования служили осколки трубчатых пястных костей крупного рогатого скота и лосей, от 8 взрослых животных (в возрасте 18 месяцев) 4 – крупного рогатого скота и 4 – лосей. Кости были подготовлены соответствующим образом, т.е. высушена до постоянной массы и обезжирена. Другими элементами, ставшими необходимыми составляющими для проведения эксперимента были аналитические весы, 8 химических стаканов, вода, необходимая для определения геометрических размеров, раствор орто- диметилбензола (ксилола), как инертный по отношению к кости растворитель, а также мерный цилиндр, необходимый для измерения (в мл.) жидкости с целью определения вытесненного при погружении костного осколка в жидкую среду ее объема.
Рисунок 1.
В первом химическом стакане помещен костный осколок в воду.
Рисунок 2.
В этом химическом стакане костный осколок помещен в орто-диметилбензол или ксилол.
Результаты исследования.
Первичное наблюдение. За первые три дня эксперимента костные осколки находящиеся в растворе ксилола (орто- диметилбензола) находились в относительно стабильном состоянии. Тщательное же наблюдение удалось выявить некоторые изменения, повлиявшие на внешние контуры костной ткани, что дает основание судить о заполнении раствором ксилола костных пор.
Вторичное наблюдение. Вторичное наблюдение производилось уже по окончании срока предусмотренного экспериментом, то есть через 7 дней. В результате этого были установлены следующие показатели определенные внешним наблюдением:
Во-первых: общность внешних контуров в образцах костных осколков, как и у крупного рогатого скота, так и у лосей. И те и другие имели достаточно насыщенный желтоватый цвет. Поверхность приобрела скорректированную во всех участках сглаженность.
Во-вторых: костные осколки после удаления воды были взвешены на аналитических весах. Полученные показатели внесены в структуру формулы определяющей объем костной ткани, составивший у крупного рогатого скота в среднем - 0,000053см2, а у лосей соответственно- 0,000088см2. Полученные результаты были необходимы для вычисления плотности костной ткани. Плотность у крупного рогатого скота составила, при вычислении, в среднем- 13667 г/см2, а у лосей соответственно- 8801 г/см2.
В-третьих: после того как была удалена инертная по отношению к кости жидкость (диметилбензол или ксилол) и последовательно, для каждого вида животных, извлечен при помощи пинцета костный осколок, каждый из которых был взвешен на аналитических весах с целью получения в цифровом выражении числовых показателей. Результаты, полученные при взвешивании, были сведены в формулу, в основе которой сопоставлялось высушенная до постоянной массы и обезжиренная кость до погружения в инертную жидкость и кость, извлеченная после фиксации в течение 7 дней в ксилоле. Разность полученная при завершении расчетов по этой формуле, дала результаты объема пор в костной ткани, которые составили в среднем у крупного рогатого скота- 0,1977см2, а у лосей- 0, 0824см2. Дальнейшие расчеты велись с использованием формулы, указанной выше. При известной плотности ксилола и наложении полученных результатов после проведения исследования был получен «чистый объем» кости, который в среднем составлял для крупного рогатого скота – 0,2246 см2; а для лосей – 0, 0936 см2 или 0,14 см2. Заключительным этапом стало определение степени порозности костной ткани, которая составила у крупного рогатого скота в среднем – 0,32, а у лосей – 0,49 или 0,5.
Выводы:
1) плотность костной ткани у крупного рогатого скота в 1,5 раза выше, чем у лосей. Это свидетельствует о том, что структура костной ткани у лосей имеет несколько отличный уровень организации по отношению к крупному рогатому скоту.
2) Расчеты проведенные на основе разности начального объема кости с объемом полученным после фиксации костных осколков в растворе инертной жидкости (диметилбензоле или ксилоле), позволил определить объем пор, который у крупного рогатого скота в 2,4 раза больше, чем у лосей. Это позволяет предположить, что у первого вида доля губчатого вещества кости, превышает долю компактного. У второго вида соответственно наоборот.
3) Степень порозности у крупного рогатого скота ниже, чем порозность у лосей. Это дает возможность предположить то, что костная ткань у лосей имеет более широкие гаверсовы каналы, чем эти же каналы у крупного рогатого скота.
Литература:
1. Березовский В. А. биофизические характеристики тканей человека, Справочник,- Киев: Наук думка, 1990- 212 стр.
2. Зерин В. А. Динамика ультраструктуры хондральной ткани в процессе ее развития, атлас (Ростовский НИИ ) Рига : Запатня, 1990 – 111 стр.
3. Набок С. Л. Костно-суставная система: морфологические и биологические аспекты формирования,- Минск, 1990, - 180 стр.
4. Климов А.А. Гистогенез и регенерация тканей. Л.: Медицина, 1984- с. 516.
5. Маркевич А. П. О приспособительных изменениях в суставах конечностей млекопитающих ( сб. ст. ред. коллегия ) Киев из-во Акад. Наук ССР, 1954.
