Москва
28 октября ‘20
Среда

Компьютерные томографы видят регенерацию тканей

Новый тип компьютерных томографов позволил ученым «увидеть», как именно регенерируют конечности животных. Аппарат не только отличает кости от мягких тканей, но и способен показать разные уровни минерализации костей, хрящей и мягких тканей. Авторы надеются, что сделали важный шаг к регенеративной медицине.

Сотрудники Университета Дуйсбург -- Эссен (Германия) Франк Нойес (Frank Neues) и Маттиас Эппль (Matthias Epple) с помощью нового прибора компьютерной томографии смогли получить данные о формировании раковин, костей и других твердых тканей различных животных.

Биоминерализация показывает, как минеральные вещества используются живыми организмами, например, во внешнем (раковины) или во внутреннем скелете (кости). Интерес к этой проблеме в последние годы значительно возрос, так как очень многие медицинские проблемы связаны с разрушением твердых тканей -- костей, зубов. Причиной подобных заболеваний считается осадок неорганических материалов на органических. Ранее исследователи могли изучать лишь те костные ткани, которые находятся на поверхности, для этого обычно применялись электронная микроскопия, микроскопия в инфракрасных лучах, рамановская микроскопия и рентгеновская микродифракция.

Рамановская микроскопияИсследование поверхности вещества, основанное на эффекте рамановского или комбинационного рассеяния.

Однако для изучения внутренней морфологии биоминерализованных тканей приходилось отделять органические и неорганические компоненты ткани друг от друга с помощью биологических, механических или химических методик.

Компьютерная томография уже давно используется в медицине. Правда, снимки в основном делаются уже после того, как кость сломана или повреждена. Нойес и Эппль смогли усовершенствовать этот прибор и получить снимки с более высоким разрешением -- на них легче можно отличить мягкие ткани от твердых. Микрокомпьютерная томография (μCT), как и обычная, основана на разном коэффициенте проникновения рентгеновских лучей в различные типы ткани. Но если разрешение обычных снимков около 1 мм, то микрокомпьютерный томограф позволяет сделать снимки с разрешением в несколько микрометров. Такая методика позволяет на снимке обнаружить рак кости, отличить слабоминерализованные (например, хрящи, костные мозоли) и неминерализованные ткани (например, хитиновые кутикулы насекомых). Так что теперь с ее помощью можно определить, например, страдает ли человек остеопорозом. Или посмотреть, как костная ткань врастает в различные иные материалы, например, в полимерные и керамические костные заменители.

Авторы работы изучали кости и зубы животных, скелеты рыб и раковины моллюсков. Точнее, делали снимки костных тканей с разных сторон, а затем с помощью компьютеров создавали трехмерные изображения высокого качества. Также немецкие специалисты проследили, как тритоны отращивают себе новые конечности: снимки позволили изучить уровень минерализации этих костей (а именно, количество фосфата кальция в костных тканях). Ученые пояснили, что хотят понять механизм регенерации. Возможно, удастся его воспроизвести у людей, что может стать началом регенеративной медицины.

Статья немецких ученых опубликована в Chemical Reviews (ACS).

Читайте нас в Дзене
Подписаться
Полная версия