奥尔胡斯大学拉斯穆斯·鲁尔贝克 信用:蒂尔曼·格林瓦尔德 一个国际研究小组使用新的x光技术来描述健康人体骨骼的结构是如何建立的
该小组在健康骨骼中发现了一种迄今未知的结构
人骨是一种奇妙的生物材料
骨组织是高度特化的，其结构针对体内的特定功能进行了优化
健康的骨骼强壮，承载能力高，不易折断
研究人员对骨骼的内部结构非常感兴趣，对基本生物材料结构的更好理解将使预防各种骨骼疾病成为可能
它还可以促进具有前所未有特性的全新材料的开发
然而，骨骼的结构对我们来说实在是太复杂了，以至于我们无法去模仿它
来自丹麦奥尔胡斯大学、法国(ESRF)欧洲同步加速器、瑞典查尔莫斯大学和瑞士保罗·舍勒研究所的一个国际研究小组现在已经通过一种新的x光技术发现了骨组织中一个以前未知的亚结构
这一发现和技术为研究骨组织的潜在结构开辟了新的途径，并创造了对生物材料更好的理解
这项研究发表在科学杂志《科学进步》上
骨骼中晶体的三维图像 如果我们切开骨头，我们知道健康骨组织的内部结构基本上由两种组织构成:所谓的胶原纤维，主要由蛋白质组成
它们包括骨骼机械性能的承载能力，具有微观的线状结构，与含钙矿物的纳米晶体编织在一起
这两种组织类型共同构成了扭曲的分级结构，具有纤丝抵抗拉伸力和弯曲的能力，以及纳米晶体的硬度和弹性
正是这种扭曲的结构为骨骼提供了机械特性，这也是研究人员多年来一直试图理解的
“到目前为止的挑战是我们没有方法来证明纳米晶体在骨组织中的取向，”来自伊拉克诺和奥尔胡斯大学化学系的副教授亨里克·伯基达尔解释说
国际团队通过改进称为张量断层扫描的x光技术，并通过创建组织中晶体的精确三维地图，成功地找到了解决方案
“近年来，重大的科技进步使这种新方法成为可能
通过更强的同步辐射，有可能改进这种方法，并挑战以前关于骨组织的假设，”来自ID13研究机构的曼弗雷德·伯哈默解释说，他和亨里克·伯凯尔一起担任该项目的研究主任
改进的方法使得有可能看到纳米晶体实际上是如何位于结构中的
这已经揭示了与之前通过多年研究积累的骨骼知识的差异
骨结构并不像先前假设的那样具有均匀的结构，因为纳米晶体的取向存在偏差
“坦白地说，我们发现与模型的偏差有点震惊，”亨里克·伯基达尔说
“这是一次真正的跨学科、国际性的合作，参与者来自物理、化学和健康科学领域，我们都对这一发现感到惊喜
" 意义未知的新知识 这些新的三维图像令研究小组感到惊讶，因为它们与骨骼是以高度统一的层次结构构建的基本理论相冲突
“诚然，现在对我们已经证明的偏差背后隐藏的东西给出明确的解释还为时过早，但它为科学提供了一种研究骨骼潜在结构的新方法，”来自ESRF的提尔曼·格林瓦尔德说
这一发现可能从根本上质疑许多骨组织模型和骨的机械特性，这些模型和特性被用来描述骨形成的过程
“骨骼和其他生物材料，如贝壳，有一个与其结构密切相关的机械和结构特征
例如，我们越了解这一点，我们就越接近能够模仿自然的建造方法
我们的研究给了我们一个新的工具来揭示更多的自然秘密，这项工作现在正在进行中，”亨里克·伯克达尔说
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