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Los investigadores destapan el detalle del celular-nivel de qué suceso cuando los osos del hueso esfuerzo en un cierto plazo

De atletas a los individuos que sufren de osteoporosis, las fracturas de hueso son generalmente el resultado de las hendiduras minúsculas que acumulan en un cierto plazo -- arroyos invisibles del daño que, cuando están unidos, llevan a ese interruptor doloroso.

Usando técnicas puntas de la radiografía, los investigadores de la Universidad Cornell tienen detalle destapado del celular-nivel de qué suceso cuando el hueso soporta la tensión repetidor en un cierto plazo, visualizando daño en escalas más pequeñas que observadas previamente. Su trabajo podría ofrecer pistas en cómo las fracturas de hueso podrían ser prevenidas.

Marjolein van der Meulen, profesor de la ingeniería biomédica, llevó el 5 de marzo en línea publicado estudio en PLOS uno usando la microscopia en la fuente luminosa de la radiación de sincrotrón de Stanford, parte de la radiografía de la transmisión del laboratorio nacional del acelerador de SLAC.

Usando las radiografías duras de alta energía en el sincrotrón de SLAC, los investigadores produjeron imágenes del daño en hueso de las ovejas en una resolución de 30 nanómetros -- varias veces mejoran que proyección de imagen estándar vía la tomografía microcomputed radiografía, que es en el mejor de los casos 2-4 micrones en la resolución. (El nanómetro de A es uno-milmillonésima de un contador. Para la comparación, la anchura de un cabello humano es cerca de 70 micrones, o 70.000 nanómetros.)

“En la investigación esquelética, la gente ha estado intentando entender el papel del daño,” dijo a van der Meulen, cuya investigación se llama mechanobiology -- cómo los mecánicos se entrecruzan con procesos biológicos. “Una de las cosas que la gente ha presumido es que el daño es uno de los estímulos que las células están detectando.”

La incapacidad de células para reparar microdamage contribuye en un cierto plazo final a la falla y la fractura del hueso, van der Meulen dijo. Hasta ahora, las técnicas de la visualización del microdamage fueron limitadas a las imágenes de una resolución más inferior. Características más detalladas del hueso, tales como los pequeños espacios llamados las lagunas, donde residen las células, y los canales microscópicos entre ellos, llamaron caniliculi, no eran visibles.

La proyección de imagen implicó la preparación especial de las muestras del hueso de las ovejas llevadas por el estudiante de tercer ciclo y primer Garry Brock autor. Primero cortaron cuadrado de 2 milímetros matchstick-como muestras.

Los matchsticks “fueron dañados” en el laboratorio en los diversos niveles: Algunos recibieron 20.000 ciclos de “cargamento” en doblar; otros recibieron un de dósis simple del cargamento; y otros fueron hechos muescas en antes de cargar. Todas las muestras fueron tratadas con una mancha de óxido negativa de la radiografía del acetato del guía-uranilo que filtra en la porosidad causada por el daño en el tejido del hueso. Entonces las secciones del segmento cargado fueron pulidas a los espesores de 50 micrones.

Una mayor cantidad de mancha de óxido fue considerada en las secciones sujetadas a la tensión repetidor. Pero en vez de ver las nuevas superficies formadas por el daño, o las hendiduras, como fue preveído, los investigadores observados dañan en las estructuras celulares. Las radiografías tomaron el tinte dentro de las estructuras existentes, intactas, como las lagunas donde las células se sientan, y en el caniliculi.

“El tejido no se está rompiendo, pero bastante, está manchando dentro de las células,” Brock dijo.

Van adicional der Meulen: “Nos sorprendimos cómo célula-estuvo basada era la coloración, en comparación con la formación de los lotes de nuevas superficies en el material.”

En individuos osteoporotic, incluyendo muchas mujeres posmenopáusicas, las fracturas ocurren generalmente en el antebrazo, la espina dorsal y el caballete. las personas de van der Meulen están intentando entender porqué estas fracturas ocurren estudiando los cambios nanos y de la microescala en tejido del hueso.

También están explorando la posibilidad de estudiar si una clase de las drogas de la osteoporosis llamó los bisphosphonates, que reducen el índice total de fracturas del caballete pero puede llevar a las “fracturas femorales anormales,” procesos del daño del nanoscale de la influencia. Estas fracturas inusuales ocurren en los sitios que no fracturan normalmente con osteoporosis por ejemplo en el medio del árbol del hueso. El nuevo método de la visualización del daño podía prestar nuevos discernimientos en los estudios futuros.

Source:

Cornell University