Osteon
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Ein Osteon (von griech. osteo „Knochen“; Mz. Osteonen; auch Havers-System nach Clopton Havers) ist die funktionelle Grundeinheit der Kortikalis (Substantia compacta) eines Röhrenknochens. Ein Osteon besteht aus einem zentralen Kanal, der zwei Havers-Gefäße enthält. Um diesen Kanal sind konzentrische Knochenlamellen angeordnet. Diese Lamellen bestehen aus Knochenzellen (Osteozyten) und der sie umgebenden Grundsubstanz.
Dieser Aufbau bietet einerseits die Möglichkeit, Mikrorisse im Material durch sogenanntes Remodeling zu reparieren. Osteoklasten „graben“ sich dabei mit Hilfe verschiedener Enzyme einen Tunnel (in Knochenlängsrichtung) in die Knochenmatrix, welcher daraufhin von Osteoblasten mit neuer Knochenmatrix aufgefüllt wird. Die Zeit für einen solchen Ausbesserungsvorgang einer sogenannten BMU (Basic Multi-Cellular Unit) variiert in Abhängigkeit von der Größe des Individuums: Beim Menschen dauert er ungefähr drei Monate. Osteonen haben einen Durchmesser von etwa 300 µm, die Osteoblasten legen pro Tag etwa 1-2 µm Osteoid ab, das mit der Zeit kalzifiziert. Die Kalzifizierung geschieht durch im BMU zurückbleibende Osteoblasten, welche zu Osteozyten differenzieren. Sie scheiden Vesikel ab, in welchen sich Kalzium- und Phosphat-Ionen ansammeln, um kleinste (und damit hochfeste) Hydroxylapatit-Kristalle zu bilden. Diese wiederum lagern sich dann zwischen und in den Kollagenfasern des Osteoids an.
Durch diesen Prozess entsteht ein sehr widerstandsfähiger Faserverbundwerkstoff. Erstens bilden die Osteonen im umliegenden interstitiellen Knochen quasi Fasern, zweitens sind die Osteonen selbst ein Faserverbundwerkstoff aus Kollagenfasern und Hydroxylapatitkristallen. Beides trägt wesentlich zur Festigkeit der Knochen bei, welche mit industriellen Methoden aus den genannten Werkstoffen niemals erreicht werden kann. Des Weiteren kann Knochen im Vergleich zu klassischen Ingenieurswerkstoffen wegen seiner Fähigkeit, sich selbst zu reparieren, nochmals wesentlich an Gewicht einsparen.
