Artikel zur Langlebigkeit

Der schnelleren Knochenheilung einen Schritt näher

Forscher entdecken, wie Mineralien auf molekularer Ebene zusammenkommen, um Knochen und Zähne zu bilden.
  • Forscher entdecken, wie Mineralien auf molekularer Ebene zusammenkommen, um Knochen und Zähne zu bilden. 

  • Bisher sind die frühen Stadien der Biomineralisation nicht klar verstanden.

  • Die Kontrolle über diesen Prozess könnte bei der Entwicklung neuer Behandlungen oder Medikamente zur Behandlung von Osteoporose oder bei der schnelleren Heilung gebrochener Knochen oder Hohlräume hilfreich sein. 

Dieser Artikel wurde heute in den News der University of Illinois Chicago News veröffentlicht: 

Ein neues Papier da Wissenschaftliche Fortschritte beschreibt zum ersten Mal, wie Mineralien auf molekularer Ebene zusammenkommen, um Knochen und andere harte Gewebe wie Zähne und Zahnschmelz zu bilden.

Die Forscher der University of Illinois Chicago, die das Papier veröffentlicht haben, beschrieben ihre Experimente – bei denen hochauflösende Echtzeitbilder des Mineralisierungsprozesses in einem künstlichen Speichelmodell aufgenommen wurden – und ihre Entdeckung unterschiedlicher Pfade, die die Knochen- und Zahnbildung unterstützen Biomineralisation.

„Bisher wurden diese Wege, insbesondere in den frühen Stadien, in denen sich Moleküle zum ersten Mal zu einer Struktur organisieren, nicht klar verstanden“, sagt Reza Shahbazian-Yasser, UIC-Professor für Maschinenbau und Industrieingenieurwesen am College of Engineering und korrespondierender Autor von das Papier.

Shahbazian-Yasser und seine Kollegen beobachteten, dass sowohl direkte als auch indirekte Bildungen von Hydroxylapatitkristallen – der Grundlage von Hartgewebe – durch lokale Variationen der Energiepfade für Keimbildung und Wachstum erreicht werden können.

„Die Kontrolle über die Auflösung von amorphem Calciumphosphat beeinflusst die Anordnung von Hydroxylapatitkristallen zu größeren Aggregaten“, sagte Shahbazian-Yasser. „Mithilfe der an der UIC entwickelten Technologie haben wir Beweise dafür gefunden, dass diese Wege gleichzeitig koexistieren – was erklärt, warum verschiedene Gruppen scheinbar unterschiedliche oder gegensätzliche Ergebnisse gemeldet hatten. Darüber hinaus haben wir jetzt verstanden, wie Hydroxylapatit-Materialien auf amorphen Calciumphosphat-Templaten Keime bilden und wachsen. Die Kontrolle darüber Die Keimbildung und das Wachstum von Hydroxylapatit werden bei der Entwicklung neuer Medikamente und medizinischer Behandlungen helfen, um verlorene oder gebrochene Knochen schneller zu heilen oder Zahnhöhlen zu heilen.“

Um die Bilder aufzunehmen, verwendeten die Forscher ein einzigartiges Mikrogerät, das die Verwendung von Elektronenmikroskopie mit einem Flüssigkeitsmodell ermöglichte. Mit dieser Methode konnten die Forscher chemische Reaktionen im Modell auf kleinstem Maßstab verfolgen.

„Unsere Studie liefert klare, neue Beweise dafür, wie Mineralien sich organisieren und zu Knochenmaterialien heranwachsen, und dieser Befund hat viele wichtige Implikationen für die weitere Forschung zur Knochen- oder Zahnheilung“, sagte Shahbazian-Yasser.

„Durch ein besseres Verständnis dieser Wege sind Wissenschaftler der Entwicklung von Möglichkeiten zur besseren Behandlung von Zahnkrankheiten und Knochenverletzungen – wie etwa traumatischen Verletzungen – oder zur Vorbeugung von Erkrankungen, die entstehen können, wenn normale Mineralisierungsprozesse im Körper schiefgehen, einen Schritt näher gekommen.“ er sagte.

Erkrankungen, die durch eine gestörte Mineralisierung im Körper verursacht werden, können von der Tendenz zur Kariesbildung bis hin zu Osteoporose reichen.

„Im nächsten Schritt möchten wir erfahren, wie molekulare Modifikatoren den Prozess der Biomineralisierung beeinflussen können, der für die Entwicklung wirksamer Medikamente wichtig ist“, sagte Shahbazian-Yasser.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte im November 2020. 



Älterer Eintrag Neuerer Beitrag