آخرین مطالب

مطالعه نشان می دهد که چگونه غضروف با مفاصل بدن ما تعامل دارد


سر خوردن در محل: مطالعه نشان می دهد که چگونه غضروف با مفاصل بدن ما تعامل دارد

اعتبار: Shutterstock/Tridsanu Thopet

غضروف یک ماده جذاب است. انتهای استخوان‌های ما را می‌پوشاند و به آن‌ها اجازه می‌دهد تا روی مفاصلی مانند آرنج و زانو ما روی یکدیگر سر بخورند. سطحی که ایجاد می کند تقریباً پنج برابر لغزنده تر از یخ روی یخ است.

اینکه غضروف دقیقاً چگونه این عملکرد تقریباً بدون اصطکاک و جذب شوک را مدیریت می کند کاملاً درک نشده است. به طور کلی پذیرفته شده است که بستگی به برهمکنش بین مایع در مفصل و مولکول های سازنده بافت دارد که به عنوان ماتریکس خارج سلولی (ECM) شناخته می شود. مطالعه این دینامیک های ظریف در سطح میکروسکوپی از دیرباز هدف دانشمندان بوده است.

در یک مطالعه جدید، محققان با استفاده از پرتوهای پرتو ایکس فوق‌روشن در منبع فوتون پیشرفته (APS)، یک مرکز کاربر دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) در آزمایشگاه ملی آرگون، اندازه‌گیری مستقیم حرکت غضروف را انجام دادند. برای اولین بار در مقیاس نانو استفاده جدید از تکنیکی به نام طیف‌سنجی همبستگی فوتون اشعه ایکس (XPCS) به بینش‌هایی در مورد مکانیک غضروف اجازه می‌دهد و به طور بالقوه زمینه را برای توسعه درمان‌های جدید برای همه چیز از بیماری‌های رایج مرتبط با پوکی استخوان گرفته تا آسیب‌های ورزشی فراهم می‌کند.

محقق اصلی کایل دی. آلن، دانشیار مهندسی زیست پزشکی در گفت: با استفاده از APS، ما قادریم به پویایی ماتریکس خارج سلولی در مقیاس هایی نگاه کنیم که افراد در این زمینه قبلا هرگز انجام نداده اند، که بسیار هیجان انگیز است. دانشگاه فلوریدا هرچه بیشتر این فعل و انفعالات غضروف را درک کنیم، به عنوان مثال، امکان ساخت مواد مصنوعی جدید یا ایمپلنت‌های بافت بیولوژیکی وجود دارد که می‌تواند جایگزین عملکرد فردی مبتلا به استئوآرتریت شود.»

آلن و همکاران دانشگاهش با دانشمندان بخش علوم اشعه ایکس آرگون (XSD) به نیروها پیوستند. نمونه های غضروف نیمه ماه شکل از انتهای گرد استخوان ران گاو جمع آوری شد. در خط پرتو 8-ID-I APS، غضروف در معرض شرایط مختلف قرار گرفت، در یک نگهدارنده نمونه قرار گرفت و با استفاده از پرتوهای پرتو ایکس فوق روشن مورد بررسی قرار گرفت.

این گروه این مطالعه را در مجله منتشر کرد استئوآرتریت و غضروف. یافته ها نشان می دهد که اجزای ECM کوچکتر از اجزای بزرگتر تحرک بیشتری دارند، کم آبی حرکت را کاهش می دهد و دینامیک ECM هر چه به سطح غضروف نزدیکتر باشد سریعتر است. این گزارش همچنین نشان می‌دهد که این تکنیک اشعه ایکس می‌تواند برای اندازه‌گیری موثر دینامیک ECM به طور همزمان در مقیاس‌های بزرگ‌تر – زیر یک میکرون، یا ۷۰ برابر کوچک‌تر از عرض یک موی انسان – و در مقیاس‌های کوچک‌تر، تا نانومتر یا میزان رشد ناخن های شما در هر ثانیه این مطالعه استفاده از این تکنیک را نشان می‌دهد و دری را به روی مطالعات چگونگی تأثیرپذیری چنین بافت‌هایی تحت تأثیر پارامترها یا شرایط مختلف باز می‌کند.

چینگ‌تنگ ژانگ، دستیار فیزیکدان در XSD می‌گوید: «بینش‌هایی که ما می‌توانیم از مواد بیولوژیکی با استفاده از اشعه ایکس در APS به دست آوریم، در مقایسه با هر کاوشگر دیگری منحصربه‌فرد است». با تکنیک XPCS، می توان به ساختار درونی غضروف یا پویایی که در مقیاس نانومتری در محیط بومی آن است، بدون آسیب رساندن یا برش ساختار نگاه کرد. این چیزی است که فقط با انرژی بالا و لیزر مانند X- پرتوها قادرند.”

روی هم رفته، این نتایج درک پویایی غضروف را ارتقا می بخشد و یک ابزار تحقیقاتی جدید ارزشمند را نشان می دهد.

آلن گفت: «این مطالعه واقعاً در مورد دستیابی به یک درک اساسی است. “در حالی که ما ایده سطح بالایی از عملکرد غضروف داریم، هنوز رازهای زیادی وجود دارد. کاری که ما انجام داده ایم به ما اجازه می دهد تا در نهایت برخی از این سوالات را که بی پاسخ مانده اند بررسی کنیم.”


دانشمندان مدل بیوفیزیکی را برای کمک به تشخیص و درمان بهتر استئوآرتریت توسعه دادند


اطلاعات بیشتر:
BD Partain و همکاران، اندازه‌گیری در مقیاس نانومتری با تفکیک فضایی تحرک ماتریکس خارج سلولی غضروف، استئوآرتریت و غضروف (2021). DOI: 10.1016/j.joca.2021.05.059

ارائه شده توسط آزمایشگاه ملی Argonne

نقل قول: مطالعه نشان می دهد که چگونه غضروف با مفاصل بدن ما تعامل دارد (2022، 15 مارس) بازیابی شده در 15 مارس 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-03-cartilage-interacts-joints-bodies.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.