استخوان یکی از مواد سازنده شگفت‌انگیز است. دانشمندان در آزمایشگاه آمس جزء کلیدی از استخوان را شناسایی کرده‌اند که نقش مهمی در خواص برجسته آن دارد. این کشف می‌تواند دانشمندان را در فهم بهتر و درمان یا جلوگیری از بیماری‌های استخوان نظیر پوکی استخوان کمک کند.
نقش کلیدی سیترات در نانوساختار استخوان
استخوان یکی از مواد سازنده شگفت‌انگیز است. دانشمندان در آزمایشگاه آمس
جزء کلیدی از استخوان را شناسایی کرده‌اند که نقش مهمی در خواص برجسته آن
دارد. این کشف می‌تواند دانشمندان را در فهم بهتر و درمان یا جلوگیری از
بیماری‌های استخوان نظیر پوکی استخوان کمک کند.
این دانشمندان با استفاده از طیف‌بینی تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) ساختار
استخوان را بررسی کردند. استخوان یک نانوکامپوزیت آلی – معدنی است که
سفتی‌اش بواسطه نانوبلورهای نازک آپاتیت کربنیزه شده‌ی (یک فسفات کلسیم)
قرار گرفته در یک ماتریس آلی عمدتا کلاژن (یک پروتئین رشته‌ای)، است.
اشمیت روهر، یکی از این محققان، گفت:
ماتریس کلاژن آلی استخوان را زبر می‌کند، در حالی که نانوبلورهای آپاتیت
معدنی منجر به سفتی استخوان می‌شوند و ضخامت کوچک (حدود ۳ نانومتر) این
نانوبلورها خواص مکانیکی مطلوبی به نمایش می‌گذارد که مانع پیشرفت ترک
می‌شود.
در حالی که ساختار استخوان به طور گسترده مطالعه شده است، ولی تاکنون
چگونگی تشکیل این نانوبلورهای آپاتیت و آنچه مانع رشد ضخیم‌تر آنها می‌شود،
یک راز بود. بعضی از محققان به وجود قندها اشاره کرده‌اند، اما طیف‌های NMR
این دانشمندان چیز دیگری نشان می‌دهد.
این دانشمندان طیف‌های NMR استخوان را بررسی کردند. موقعی که آنها کلاژن را
در سیترات حل کردند و طیف NMR آن را اندازه‌گیری کردند، متوجه شدند که پیک
مربوط به سیترات در این نمونه کلاژن با پیک دیده شده در طیف استخوان مطابقت
دارد.
این محققان این فرضیه را مطرح کردند که از آنجایی که سیترات برای قرار
گرفتن در شبکه بلوری آپاتیت خیلی بزرگ است، باید در سطح این نانوبلور قرار
بگیرد. بنابراین سیترات با تجمع در سطح این نانوبلورها، مانع رشد بیشتر
آنها شده و اندازه‌شان را تثبیت می‌کند.
این گروه تحقیقاتی با مطالعه بیشتر متوجه شد که هر چه غلظت سیترات بیشتر
باشد، نانوبلورها آپاتیت در استخوان نازک‌تر هستند. طبق گفته این محققان،
در حالی که کمبود کلسیم یکی از علائم اصلی پوکی استخوان است، کاهش غلظت
سیترات نیز ممکن است که به شکنندگی استخوان کمک کند.
جزئیات نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ی Proceedings of the National
Academy of Sciences منتشر شده است.
