研究显示关节软骨是如何影响我们的身体
软骨是一种迷人的物质。外套的结束我们的骨头,使他们能够滑翔,另一个我们的肘部和膝盖等关节。表面它创造了大约5倍比冰在冰上滑。
究竟是如何软骨管理这个near-frictionless,减震功能并不完全理解。人们普遍认为这取决于流体的联合和分子之间的相互作用构成的组织,称为细胞外基质(ECM)。这些微妙的动力学研究微观层面长期以来一直是科学家们的目标。
在一项新的研究中,研究人员使用先进的光子ultrabright x射线源(APS),美国能源部(DOE)办公室用户设备能源部阿尔贡国家实验室的,采取了直接测量运动的软骨在纳米尺度上的第一次。小说就业的技术,x射线光子相关光谱(XPCS)允许见解软骨力学,潜在的新疗法的发展从常见的osteo-related疾病运动损伤。
“使用APS,我们能够观察细胞外基质在尺度的动态领域,人们从来没有做过的,这是非常令人兴奋,”首席研究员凯尔·d·艾伦说,生物医学工程副教授佛罗里达大学的。“我们理解这些交互的软骨,更可能的是,例如,开发新的合成材料或生物组织移植,可以替换函数骨关节炎的人。”
艾伦和他的同事与科学家们大学阿贡的x射线科学部(XSD)。Half-moon-shaped软骨样本来自牛股骨的圆形结束。APS的8-ID-I beamline,软骨被暴露在不同的条件下,插入一个标本夹,并使用ultrabright x射线检查。
这项研究发表在《华尔街日报》骨关节炎和软骨。研究结果表明,较小的ECM组件比更大的移动组件,脱水放缓移动性和ECM动力学速度越接近它们的软骨表面。报告还表明,该x射线技术可以用来有效地同时测量ECM动态大scales-below 1微米,或者70倍的宽度小于人类头发和较小的,纳米,或你的指甲长每秒钟。这项研究展示了这种技术的使用和开门的研究这样的组织是如何受到各种参数或条件的影响。
“我们可以获得的见解生物材料使用x射线在APS是独一无二的和其他探测器相比,“助理Qingteng张说,物理学家XSD。“XPCS技术,你可以看看软骨或动态的内部结构对纳米尺度在本土环境不破坏或切开结构。它仅是高能,极其明确的x射线的能力。”
综上所述,这些研究结果促进软骨动力学的理解并展示一个有价值的新的研究工具。
“这项研究是关于实现一个基本的理解,”艾伦说。“虽然我们有一个高级的软骨功能,还有很多谜团。我们做的工作让我们最后调查一些问题没有回答。”
