2020年12月3日    出处：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201203144112.htm

骨骼、牙齿形成的新实时图像

《科学进步》杂志上的一篇新论文首次描述了矿物质是如何在分子水平上聚集在一起形成骨骼和其他硬组织，如牙齿和珐琅质。

发表这篇论文的伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员描述了他们的实验——在人工唾液模型中捕获了矿化过程的高分辨率实时图像——以及他们发现了支持骨骼和牙齿形成或生物矿化的不同途径。

“到目前为止，这些途径，特别是在分子开始组织成结构的早期阶段，还没有被清楚地理解，”工程学院机械和工业工程UIC教授、该论文的相应作者雷扎·沙赫巴赞-亚西尔说。

Shahbazian-Yasser和他的同事观察到羟基磷灰石晶体的直接和间接形成-硬组织的基础-可以通过成核和生长的能量路径的局部变化来实现。

“对无定形磷酸钙溶解的控制会影响羟基磷灰石晶体组装成更大的聚集体，”沙赫巴赞-亚西尔说。“利用在UIC开发的技术，我们发现了这些途径同时并存的证据——解释了为什么不同的小组报告了看似不同或相反的结果。此外，我们现在了解了羟基磷灰石材料是如何在无定形磷酸钙模板上成核和生长的。对羟基磷灰石成核和生长的控制将有助于开发新的药物和医疗方法，以更快地治愈丢失或断裂的骨骼或治愈牙洞。”

为了捕捉图像，研究人员使用了一种独特的微型设备，这使得在液体模型中使用电子显微镜成为可能。使用这种方法，研究人员能够以最小的规模监控模型中的化学反应。

“我们的研究为矿物质如何组织和生长成骨材料提供了清晰的新证据，这一发现对骨或牙齿愈合的进一步研究具有重要意义，”沙赫巴赞-亚西尔说。

“通过更好地理解这些途径，科学家们离更好地治疗牙科疾病和骨损伤(如创伤性损伤)或防止身体正常矿化过程出错时可能出现的医疗状况的工程方法又近了一步，”他说。

由体内功能失调的矿化引起的疾病包括从蛀牙到骨质疏松的所有疾病。

“在下一步，我们想了解分子改性剂如何影响生物矿化过程，这对开发有效的药物很重要，”沙赫巴赞-亚西尔说。