La sostanza del tipo di osso artificiale imita il modo che l'osso reale si sviluppa al livello atomico

I ricercatori dall'università tecnologica di Chalmers, Svezia, hanno scoperto come le nostre ossa si sviluppano ad un livello atomico, mostrando come ordini di massa non strutturati stessa in una struttura perfettamente sistemata dell'osso. La scoperta offre le nuove comprensioni, in grado di rendere i nuovi innesti migliori come pure aumentare la nostra conoscenza delle malattie dell'osso quale osteoporosi.

Le ossa nel nostro organismo si sviluppano con parecchie fasi, con gli atomi e le molecole unentesi e quei più grandi raggruppamenti unentesi a loro volta. Una fase iniziale nel processo di crescita è quando le molecole del fosfato di calcio cristallizzano, in modo da significa che trasformano dalla massa amorfa in una struttura ordinata. Molte fasi di questa trasformazione erano precedentemente un mistero, ma ora, con un progetto che esamina un'imitazione di come le nostre ossa sono costruite, i ricercatori hanno potuti seguire questo trattamento di cristallizzazione ad un livello atomico. I loro risultati ora sono pubblicati nelle comunicazioni della natura del giornale scientifico.

“Una cosa meravigliosa con questo progetto è che dimostra come la ricerca applicata e fondamentale va di pari passo. Il nostro progetto originalmente è stato messo a fuoco sulla creazione di un biomateriale artificiale, ma il materiale è risultato essere un grande strumento per studiare i trattamenti di edilizia dell'osso. In primo luogo abbiamo imitato la natura, creando una copia artificiale. Poi, abbiamo usato che copia per ritornare e studiare natura,„ dice Martin Andersson, professore in chimica dei materiali a Chalmers e guida dello studio.

I ricercatori stavano sviluppando un metodo di creazione dell'osso artificiale con fabbricazione additiva, o la stampa 3D. La struttura risultante è sviluppata allo stesso modo, con gli stessi beni, come osso reale. Una volta che a sviluppo completo, permetterà alla formazione di innesti naturalistici, in grado di sostituire corrente le tecnologie della plastica e del metallo in uso. Mentre il gruppo ha cominciato ad imitare le funzioni naturali del tessuto dell'osso, hanno veduto che avevano creato la possibilità per studiare il fenomeno in una fissazione altamente della somiglianza dell'ambiente in tessuto vivente.

La sostanza del tipo di osso artificiale del gruppo ha imitato il modo che l'osso reale si sviluppa. Le più piccole particelle elementari strutturali nello scheletro sono gruppi di stringhe che consistono del collageno della proteina. Per mineralizzare queste stringhe, le celle spediscono le particelle sferiche conosciute come le vescicole, che contengono il fosfato di calcio. Queste vescicole scaricano il fosfato di calcio negli spazi limitati fra le stringhe del collageno. Là, il fosfato di calcio comincia a trasformare dalla massa amorfa in una struttura crystaline ordinata, che crea le caratteristiche dell'osso della resistenza notevole alle scosse ed al piegamento.
I ricercatori hanno seguito questo ciclo per mezzo dei microscopi elettronici ed ora mostrano in loro documento come accade al livello atomico. Malgrado il fatto che la cristallizzazione dell'osso si presenti naturalmente in un ambiente biologico, non è un trattamento biologico. Invece, le caratteristiche fisiche intrinseche del fosfato di calcio definiscono come cristallizza e si accumula, seguendo le leggi della termodinamica. Le molecole sono estratte al posto in cui il livello energetico è più basso, che provoca edilizia stessa in una struttura perfettamente cristallizzata.

“All'interno del microscopio elettronico della trasmissione, potremmo seguire le fasi di come il materiale si è trasformato in una struttura ordinata. Ciò gli permette di raggiungere in basso un livello energetico come possibile e quindi uno stato più stabile,„ dice il Dott. Antiope Lotsari, un ricercatore nel gruppo di Martin Andersson, che ha eseguito gli esperimenti di microscopia elettronica.
I ricercatori di Chalmers sono i primi per mostrare nell'alta risoluzione che cosa accade quando le ossa cristallizzano. I risultati potrebbero influenzare il modo che molte malattie riferite osso comune sono trattate.

“I nostri risultati potrebbero essere significativi per il trattamento della malattia dell'osso quale osteoporosi, che oggi è una malattia comune, particolarmente fra le donne più anziane. L'osteoporosi è quando c'è uno squilibrio fra quanto velocemente le ossa ripartono e stanno riformande, che sono trattamenti naturali nell'organismo,„ dice Martin Andersson.

Le medicine correnti per osteoporosi, che funzionano through influenzando questo squilibrio, potrebbero essere migliorate con questa conoscenza nuova. La speranza è quella con maggior precisione, potremo valutare i pro - e - contro delle medicine correnti come pure l'esperimento con differenti sostanze per esaminare come ostacolano o stimolano la crescita dell'osso.

Sorgente: https://www.chalmers.se/en/