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研究人员表示制作骨头比以前想象的要容易

需要重新定义骨骼形成的方式。Radboud大学医学中心的研究人员及其同事在《自然通讯》的出版物中揭示了这一点。事实证明,骨骼形成根本不需要胶原蛋白中的复杂生物分子。这意味着骨骼替代物和生物材料的生产没有以前想象的那么复杂。

骨骼至关重要。它们形成了我们肌肉的脚手架材料,使我们可以运动。它们保护大脑和肺等脆弱器官,并容纳产生我们血液和免疫系统的干细胞。没有骨头,人们就不存在。尽管骨骼看起来很简单,但主要由胶原蛋白和磷酸钙的混合物组成。

编配生物分子?

十年前,尼科·索默迪克(Nico Sommerdijk)在《自然材料》上发表了一篇文章,他和他的同事证明了除了胶原蛋白(结缔组织的长链)和微小的磷酸钙外,什么都不需要。拉德布德大学医学中心的生化研究员索默迪克说:“关于胶原蛋白中的晶体实际上发展成小板然后排列成小齿状的方式一无所知。”“普遍接受的想法是,胶原蛋白中的生物活性分子将晶体串在一起,形成厚3纳米,宽20纳米,长65纳米的板。纳米是十亿分之一米。”

十年前,不可能以如此小的规模描述这些过程。但是Sommerdijk很快开始怀疑他的领域所接受的想法。Sommerdijk:“当我们用其他矿物质代替磷酸钙时,就产生了同样的微小板块。生物活性分子具有很高的选择性,这立刻使我们质疑了这个普遍的想法。”随之而来的是一项针对该企业的科学的西西弗斯人的任务,十年后,该任务在《自然通讯》(Nature Communications)上发表了对他的统治。

逆流而上

Sommerdijk面临的第一件事是将结晶板堆叠成“像一副纸牌”的想法。他使用电子显微镜记录了在不同角度下大约100幅骨骼的二维(2D)图像,从而产生了显示完全不同的三维图像(3D)。即使这些板全部沿胶原蛋白的纵向放置,它们也不像纸牌那样整齐地相互堆叠。可以连续看到的新板以不同的角度彼此相对放置。

与2006年首次报道胶原蛋白结构的专家以及研究密闭空间中的结晶的专家一起,对胶原蛋白的功能进行了细致的研究。胶原蛋白似乎在长度方向上具有狭窄的空腔,该空腔被磷酸钙渗透,然后开始结晶。Sommerdijk说:“这不是在胶原蛋白中的生物活性分子的指导下发生的,而是一个由物理化学定律主导的盲目过程。”“正是由于这些狭窄的胶原蛋白腔,在长度方向上结晶的磷酸钙具有选择优势。结果,最初在这种腔体中产生的只是非常细的针。

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