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科学家发现骨骼中的新型“胶”成分:分子减震器助力骨折自愈

2005-08-15 19:04 Fantner等 Nature Materials 阅读 0
核心摘要: 美国加州大学圣巴巴拉分校的研究人员在人体骨骼中发现一种新型“胶”成分,具有弹性减震和自愈功能,可保护骨骼并帮助轻微骨折修复。该发现发表于《自然·材料》,为骨折防治提供了新思路,可能通过保护或增强这种“胶”来预防和治疗骨折。

美国圣巴巴拉加州大学(UCSB)Fantner等的最新研究发现,人体骨骼组织外面存在一层具有保护作用的“胶”,能够在外界压力下保护骨骼,并帮助轻微骨折自愈。这一发现可能为骨折防治带来新方法。

在2005年8月期《自然·材料》(Nature Materials, 2005, 4:612)上,Fantner等描述了他们的研究成果——在人体骨骼中发现的一种“胶”。该研究从分子水平阐述了健康骨骼如何对抗骨折,以及不健康骨骼如何发生骨折,并通过高清晰度图像展示了使骨骼中矿化胶原纤维结合在一起的“胶”的定位。

分子减震器

这种“胶”具有弹性,在骨骼受到应力时可以展开以帮助减震,应力解除后重新盘绕成原结构,因此被称为“分子减震器”。研究参与者、UCSB物理系的Hansma表示:“此前人们知道骨骼的机械特性依赖于骨盐和胶原纤维。骨骼图片显示,它由胶原纤维构成,表面仅覆盖一层几个原子厚度的骨盐结晶。我们发现的是一种将矿物质与胶原纤维连接在一起的‘胶’,其作用原理与鲍鱼壳中的物质相同。这种‘胶’含有抗消耗结合键(sacrificial bonds),可在骨骼受应力时展开。”

另一名参与者、UCSB生物技术协作研究所主任Morse说:“对人体骨骼有如此深远医学意义的研究发现令我们兴奋。”他在6年前研究鲍鱼壳时发现了类似的“分子减震器”,这是一种能将生物矿化结构结合在一起的自愈性“胶”。

潜在应用:骨折防治

Fantner解释说,这一研究结果对人类健康可能至关重要:“这项发现会指导骨折的治疗,甚或是预防。”Morse强调,这种机制赋予年轻健康骨骼极大的弹性和抗骨折能力,在骨骼形成细小裂纹后还能帮助修复。Morse说:“我们对这些分子随年龄增长或特定疾病如何改变及被耗尽特别感兴趣。可能的益处是学习如何保护骨骼不发生这种破坏性改变,甚至逆转一些改变。”Hansma解释说:“令人兴奋的是,我们识别了一种骨结构上的重要组分。”当确切分子得以鉴定时,它们可能成为治疗靶位,例如通过食物或药物治疗。科研小组已获得先前未知的、对抵抗骨折原理重要的发现,现在可以研究其降解机制和缺乏问题。

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