Artificial osso-como a substância imita a maneira que o osso real cresce a nível atômico

Os pesquisadores da Universidade Tecnológica de Chalmers, Suécia, descobriram como nossos ossos crescem a nível atômico, mostrando como pedidos em massa não organizados própria em uma estrutura perfeitamente arranjada do osso. A descoberta oferece as introspecções novas, que poderiam render implantes novos melhorados, assim como aumentar nosso conhecimento de doenças do osso tais como a osteoporose.

Os ossos em nosso corpo crescem com diversas fases, com os átomos e as moléculas que juntam-se junto, e aquelas disposições mais grandes que juntam-se junto por sua vez. Uma fase inicial no processo do crescimento é quando as moléculas do fosfato de cálcio se cristalizam, assim que significa que transformam de uma massa amorfa em uma estrutura pedida. Muitas fases desta transformação eram previamente um mistério, mas agora, com um projecto que olha uma imitação de como nossos ossos são construídos, os pesquisadores puderam seguir este processo da cristalização a nível atômico. Seus resultados são publicados agora nas comunicações da natureza do jornal científico.

“Uma coisa maravilhosa com este projecto é que demonstra como a pesquisa aplicada e fundamental vai em conjunto. Nosso projecto foi centrado originalmente sobre a criação de um matéria biológico artificial, mas o material despejou ser uma grande ferramenta para estudar processos de construção do osso. Nós imitamos primeiramente a natureza, criando uma cópia artificial. Então, nós usamo-nos que cópia a ir para trás e estudar a natureza,” diz Martin Andersson, professor na química dos materiais em Chalmers, e líder do estudo.

Os pesquisadores desenvolviam um método de criar o osso artificial com a fabricação aditiva, ou a impressão 3D. A estrutura resultante é acumulada da mesma forma, com as mesmas propriedades, como o osso real. Uma vez que plenamente desenvolvido, permitirá a formação de implantes naturalistas, que poderiam substituir as tecnologias do metal e do plástico atualmentes em uso. Enquanto a equipe começou a imitar funções naturais do tecido do osso, consideraram que tinham criado a possibilidade para estudar o fenômeno em ajustar altamente a semelhança do ambiente em tecido vivo.

A equipe artificial osso-como a substância imitou a maneira que o osso real cresce. Os blocos de apartamentos estruturais os menores no esqueleto são grupos de cordas que consistem no colagénio da proteína. Para mineralizar estas cordas, as pilhas mandam as partículas esféricas conhecidas como as vesículas, que contêm o fosfato de cálcio. Estas vesículas liberam o fosfato de cálcio em espaços limitados entre as cordas do colagénio. Lá, o fosfato de cálcio começa a transformar de uma massa amorfa em uma estrutura crystaline pedida, que crie as características do osso da resistência notável aos choques e à dobra.
Os pesquisadores seguiram este ciclo com a ajuda dos microscópios electrónicos e mostram agora em seu papel como acontece a nível atômico. Apesar do facto de que a cristalização do osso ocorre naturalmente em um ambiente biológico, não é um processo biológico. Em lugar de, as características físicas intrínsecas de fosfato de cálcio definem como se cristaliza e se acumula, seguindo as leis de termodinâmica. As moléculas são desenhadas ao lugar onde o nível de energia é o mais baixo, que conduz a ele a construção própria em uma estrutura perfeitamente cristalizada.

“Dentro do microscópio de elétron da transmissão, nós poderíamos seguir as fases de como o material se transformou em uma estrutura pedida. Isto permite-o de conseguir como o ponto baixo um nível de energia como possível, e conseqüentemente um estado mais estável,” diz o Dr. Antiope Lotsari, um pesquisador no grupo de Martin Andersson, que conduziu as experiências da microscopia de elétron.
Os pesquisadores de Chalmers são os primeiros para mostrar na alta resolução o que acontece quando os ossos se cristalizam. Os resultados poderiam influenciar a maneira que muitas osso comum doenças relativas são tratadas.

“Nossos resultados poderiam ser significativos para o tratamento da doença do osso tal como a osteoporose, que é hoje uma doença comum, especialmente entre umas mulheres mais idosas. A osteoporose é quando há um desequilíbrio entre como os ossos dividem e estão sendo reformados rapidamente, que são processos naturais no corpo,” diz Martin Andersson.

As medicinas actuais para a osteoporose, que trabalham com da influência deste desequilíbrio, poderiam ser melhoradas com este conhecimento novo. A esperança é aquela com maior precisão, nós poderemos avaliar os profissionais - e - contra de medicinas actuais, assim como a experiência com substâncias diferentes para examinar como impedem ou estimulam o crescimento do osso.

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