|
|
3D-рентген раскрывает секреты из костей
|
Международная исследовательская группа использовала новые рентгеновские методы, чтобы описать, как строится архитектура здоровых человеческих костей. Команда обнаружила неизвестную до сих пор структуру здоровых костей, по информации медицинского сайта forumssity.ru. Человеческая кость - это прекрасный и фантастический биологический материал. Костная ткань является узкоспециализированной, структура которой оптимизирована для определенных функций организма. Здоровые кости крепкие, обладают высокой грузоподъемностью, и их трудно сломать. Внутренняя структура костей представляет большой международный интерес для исследователей, и лучшее понимание фундаментальных структур биоматериала позволило бы предотвратить различные заболевания костей. Это также может способствовать разработке совершенно новых материалов с беспрецедентными свойствами. Однако структура костей просто слишком сложна, чтобы мы могли приблизиться к ее подражанию. Международная группа исследователей из Орхусского университета в Дании, Европейского синхротрона во Франции (ESRF), Шведского университета Чалмерса и Института Пола Шеррера в Швейцарии в настоящее время обнаружили неизвестную ранее субструктуру в костной ткани с помощью новой рентгеновской техники. , Открытие и методика открывают новые подходы к изучению основополагающей архитектуры костной ткани и позволяют лучше понять биоматериалы. Исследование представлено в научном журнале Science Advances . 3D изображение кристаллов в костях Если вы разрезаете кость, мы знаем, что внутренняя структура здоровой костной ткани состоит в основном из двух типов тканей: так называемые коллагеновые фибрилляции, которые в основном состоят из белка. Они содержат несущую способность механических свойств кости с микроскопической, нитевидной структурой, сплетенной вместе с нанокристаллами минералов, содержащих кальций. Вместе эти два типа ткани образуют скрученную иерархическую структуру со способностью фибрилляций противостоять силам растяжения и изгиба, а также твердости и упругости нанокристаллов. Именно эта искривленная структура обеспечивает кости их механическими свойствами, и исследователи пытаются понять это в течение многих лет. «Задача до сих пор заключалась в том, что у нас нет способа продемонстрировать ориентацию нанокристаллов в костной ткани», - объясняет доцент Хенрик Биркедал из iNANO и химического факультета Орхусского университета. Международной команде удалось найти решение, улучшив рентгеновский метод, известный как тензорная томография, и создав точную трехмерную карту кристаллов в ткани. «В последние годы значительный технологический и научный прогресс сделал возможным использование этого нового метода. С помощью более мощного синхротронного излучения можно улучшить метод и оспорить прежнее предположение о костной ткани», - объясняет Манфред Бургхаммер из исследования. объект ID13 в ESRF, который был научным руководителем проекта вместе с Хенриком Биркедалом. Усовершенствованный метод позволяет увидеть, как нанокристаллы действительно расположены в структуре. Это уже выявило несоответствие с предыдущими знаниями о костях, которые были получены в результате многолетних исследований. Структура кости не является равномерно структурированной, как предполагалось ранее, поскольку существуют отклонения в ориентации нанокристаллов. «Честно говоря, мы были немного шокированы, обнаружив отклонение от моделей», - говорит Хенрик Биркедал. «Это было действительно междисциплинарное международное сотрудничество с участниками из области физики, химии и здравоохранения, и мы все были приятно удивлены открытием». Новые знания с неизвестным значением Новые трехмерные изображения удивили исследовательскую группу, потому что они вступают в противоречие с фундаментальными теориями о том, что кости построены в преимущественно однородной иерархической структуре. «По общему признанию, слишком рано давать однозначное объяснение того, что скрывается за отклонением, которое мы продемонстрировали, но оно дало науке новый метод изучения базовой структуры костей», - говорит Тилман Грюневальд из ESRF. Открытие потенциально ставит под сомнение ряд моделей костной ткани и механических свойств костей, которые, среди прочего, были использованы для описания процесса формирования кости. «Кости и другие биоматериалы, такие как морские раковины, имеют механические и структурные характеристики, которые тесно связаны с их структурой. Чем лучше мы это понимаем, тем ближе мы можем стать, например, к тому, чтобы имитировать методы строительства природы. Наше исследование дал нам новый инструмент, чтобы раскрыть еще несколько тайн природы, и эта работа сейчас ведется », - говорит Хенрик Биркдал.
|
| Всего комментариев: 0 | |
