تغییرات نانومقیاس کلاژن هشداری برای سلامت استخوان

اخیراً روشی برای تصویربرداری از ساختارهای نانومقیاس ارائه شده که با آن می‌توان
تغییرات ایجادشده در ترکیبات کلاژن استخوان را مستقیماً مشاهده کرد. این ترکیبات
رابطه‌ی نزدیکی با سلامت استخوان دارند.

استخوان یک ترکیب کامپوزیتی است که در آن ماتریکس‌های انعطاف‌پذیر کلاژن به‌وسیله‌ی
ترکیبات معدنی بسیار محکم احاطه شده‌اند و در برخی نواحی مواد معدنی به درون کلاژن
نفوذ کرده‌است. تاکنون دانش ما درباره‌ی این ساختارها و برهم‌کنش میان آنها بسیار
کم بوده‌است.

پژوهشگران دانشگاه میشیگان با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی جزئیات مربوط به
فیبریل‌های کلاژنی را در استخوان موش مشاهده کردند. این فیبریل‌ها از مولکول‌های
کلاژنی‌ای تشکیل شده بود که به یکدیگر چسبیده بودند و ساختاری شبیه یک ریل راه‌آهن
را ایجاد می‌کردند. مشاهدات پژوهشگران نشان داد فاصله‌ی فیبریل‌ها از یکدیگر یکسان
نیستند.

در گام بعد آنها به بررسی فاصله‌ی موجود میان فیبریل‌ها در استخوان‌های سالم و
بیمار پرداختند. از آنجا که کاهش هرمون استروژن در دوره‌ی قائدگی کاهش می‌یابد،
آنها دریافتند که این کاهش تأثیر زیادی بر فاصله‌ی فیبریل‌ها دارد. امکان
اندازه‌گیری فاصله‌ی فیبریل‌ها و تشخیص تفاوت آن در استخوان‌های سالم و بیمار،
نه‌تنها به‌عنوان ابزاری قدرتمند در مطالعه‌ی ساز وکار بیماری در مقیاس نانو به
حساب می‌آید؛ بلکه از آن می‌توان در تشخیص بیماری استخوان نیز استفاده کرد.

این روش می‌تواند به‌عنوان ابزار مکملی برای روش‌ تشخیص بیماری‌های استخوان مطرح
باشد. در این روش‌ دانسیته‌ی مواد معدنی استخوان (BMD) به‌وسیله‌ی جذب اشعه‌ی ایکس
با دو انرژی مختلف (DEXA) تعیین می‌گردد؛ البته DEXA روش ایده‌آلی نیست، زیرا گاهی
BMD در سطح نورمال است، اما شکستگی استخوان اتفاق می‌افتد و پیش از شکستگی، غیر
نورمال بودن وضعیت استخوان مشخص نمی‌شود.

این پروژه مثال بارزی از وضعیتی است که در آن یک گروه تحقیقاتی مناسب برای حل مشکلی
انتخاب شوند؛ چرا که اعضای این گروه تجربه‌‌ای کافی در مطالعه‌ی روی استخوان،
آنالیز سطح، شبیه‌سازی، زیست‌شناسی استخوان و آنالیز اطلاعات دارند.