Журнал Science Advances представил статью, которая стала первой, описывающей молекулярный уровень объединения минералов, процесс образования костей и других твердых тканей.
Авторами статьи стали ученые из Иллинойсского университета в Чикаго (UIC). Они провели эксперименты, в рамках которых смогли сделать изображения минерализационного процесса в режиме реального времени. Для этого использовалась модель искусственной слюны. Кроме этого, были открыты пути, с помощью которых формирование костей и зубов или биоминерализация поддерживаются.
«До этого момента мы не до конца понимали данные пути, особенно, когда речь шла о начальных стадиях, когда молекулами образуется структура», – рассказывает Реза Шахбазян-Яссер, профессор механической и промышленной инженерии в Инженерном колледже UIC.
Шахбазиан-Яссер совместно с коллегами обратил внимание на то, что образование кристаллов гидроксиапатита как прямого, так и непрямого типа, может происходить на фоне локальных изменений энергетических путей зарождения и роста. Кристаллы гидроксиапатита являются основой для твердых тканей.
«Процесс растворения аморфного фосфата кальция влияет на сборку кристаллов гидроксиапатита в более крупные фракции», – рассказывает Шахбазиан-Яссер. «С помощью разработанной нами технологии, удалось обнаружить доказательства, что данные пути сосуществуют одновременно. Это объясняет, почему разные группы ученых получали разные результаты. Теперь мы выяснили процесс зарождения и роста гидроксиапатитовых материалов на аморфных кальций-фосфатных матрицах. Контроль данных процессов может помочь в разработке лекарств, ускоряющих заживление переломов кости и кариеса».
Чтобы сделать изображения, учение применили микроустройство, позволяющее использовать электронную микроскопию с жидкой моделью. Данный метод позволяет отслеживать химические реакции в модели в самом маленьком масштабе.
«Наши результаты предлагают новые данные о том, как происходит организация минералов и их превращение в костные материалы. Это очень важно с точки зрения лечения костей и зубов», – отмечает Шахбазян-Яссер. «Лучшее понимание данных путей подводит ученых к разработке способов лечения кариеса и костных травм. Кроме того, можно предотвращать заболевания, в основе которых лежат нарушения процессов минерализации в организме».
Нарушение данных процессов может провоцировать развитие кариеса и остеопороза.
«Следующим этапом будет исследование влияния молекулярных модификаторов на биоминерализационный процесс. Это важно, чтобы разработанные лекарства были эффективны», – подчеркивает Шахбазян-Яссер.