محققان دانشگاه فناوری آیندهوون (TU/e) برای اولین بار توانستهاند تصاویری با تفکیکپذیری بالا از مراحل اولیه رشد استخوان بگیرند. آنها از پیشرفتهترین میکروسکوپ الکترونی دنیا برای گرفتن تصاویر سهبعدی از نانوذراتی که در قلب این فرایند قرار دارند، استفاده کردهاند.
اولین تصاویر با تفکیکپذیری بالا از مراحل اولیه رشد استخوان
محققان دانشگاه فناوری آیندهوون (TU/e) برای اولین بار توانستهاند تصاویری با
تفکیکپذیری بالا از مراحل اولیه رشد استخوان بگیرند. آنها از پیشرفتهترین
میکروسکوپ الکترونی دنیا برای گرفتن تصاویر سهبعدی از نانوذراتی که در قلب این
فرایند قرار دارند، استفاده کردهاند. نتایج به دست آمده موجب ایجاد درک بهتری از
رشد استخوان، دندان، و صدف میشوند. همچنین با استفاده از این نتایج میتوان مواد
مبتنی بر طبیعت بهتری برای کاربردهای صنعتی تولید کرد. نتایج این پژوهش روی جلد
مجله Science شماره ۱۳ مارس منتشر شده است.
این گروه تحقیقاتی به رهبری دکتر نیکو سومریک از خوشههای کوچک با سطح مقطع ۷/۰
نانومتر در محلولی از کربنات کلسیم (ماده اصلی پوسته صدف) تصویربرداری کردند.
آنها برای اولین بار نشان دادند که این خوشهها که هریک تنها از حدود ۱۰ یون
تشکیل شدهاند، آغاز رشد فرایندی هستند که در طی آن در نهایت مواد معدنی زیستی
بلوری شکل میگیرند.
آنها برای انجام این تصویربرداری از تفکیکپذیری بالای یک میکروسکوپ الکترونی
خاص به نام cryoTitan ساخت شرکت FEI استفاده کردند. این میکروسکوپ آنها را قادر
ساخت برای اولین بار تصاویر سهبعدی از نمونههای به سرعت منجمدشده بگیرند.
این تصاویر نشان دادند که چگونه خوشههای موجود در محلول تشکیل هسته داده و به
نانوذرات بزرگتر بدون ساختار مشخص با اندازه تقریبی ۳۰ نانومتر تبدیل میشوند.
سطح آلی اعمال شده توسط محققان این اطمینان را ایجاد میکند که این نانوذرات
بتوانند به ذرات بزرگتری رشد نموده و بعداً بتوان با نظمدهی یونها، بخشهای
بلوری روی آنها ایجاد کرد. پژوهشگران TU/e نشان دادند لایه آلی کارکرد دیگری
نیز دارد: این لایه، جهتگیری رشد مواد معدنی و تبدیل شدن آنها به ماده معدنی
زیستی کامل را با دقت بالایی تعیین میکند. حال آنها امیدوارند نشان دهند
مکانیسمی که کشف کردهاند در مورد تشکیل مواد معدنی زیستی دیگر، و حتی مواد
معدنی دیگر صادق است. دانستن این مسأله برای تحقیقات مربوط به رشد استخوان و
ساخت قطعات جایگزین استخوان بسیار مهم است. به علاوه میتوان از نتایج این
پژوهش در فناوری نانو نیز استفاده کرده و نحوه رشد نانوذرات را همانند طبیعت و
از طریق برهمکنشهای بسیار ظریف میان مواد معدنی و آلی کنترل کرد.
معدنیسازی زیستی
معدنیسازی زیستی تشکیل مواد معدنی در یک محیط زیستی است، همانگونه که در
استخوان، دندان، و صدف دیده میشود. در این فرایند تشکیل مواد معدنی با استفاده
از مولکولهای زیستی خاصی همانند شکرها یا پروتئینها به دقت کنترل میشود.
