Исследователи из Эмпа в Тун поставили цель по изучению костей, чтобы получить лучшее понимание поломки костей

Аналитические методы научных материалов помогают нам лучше понять человеческие кости? Команда исследователей из Эмпа в Тун проводит именно такой подход.

0
16

 Empa researchers aim to gain a better understanding of bone failure

Аналитические методы научных материалов помогают нам лучше понять человеческие кости? Команда исследователей из Эмпа в Тун проводит именно такой подход.

Остеопороз-это широко распространенное заболевание. Каждая третья женщина и каждый пятый мужчина страдают от потери костной массы с возрастом. Частым следствием этого является перелом шейки бедра — болезненное повреждение, значительно ухудшает качество жизни больных. Пациенты должны считаться с долгосрочной потере подвижности. Длительный постельный режим и связанные с часто плохое общее состояние даже привести к увеличению смертности.

Болезнь приводит к потере костной массы из-за дисбаланса в естественные процессы ремоделирования в тканях и изменение качества кости. Эти изменения влияют на микроструктуру, плотность микротрещин и свойства ткани.

Кости имеют чрезвычайно сложную структуру. Если, например, бедренная кость распилили открыть, то можно увидеть, что она состоит из жесткого наружного слоя и пористого заполнения. Под микроскопом, цилиндрические структуры из концентрических пластинок видны внутри жесткого корпуса, расположенных вокруг центральной кровеносных сосудов. Эти отдельные ламели только несколько тысячных миллиметра толщиной и состоит из типа натуральных волокон композиционного материала: волокна коллагена, в котором минеральные частицы, внедренные, внедренных в белковая минеральной матрицы. Чем выше минерализация, тем жестче и более хрупкие кости. Эта иерархическая структура позволяет кости быть прочны и устойчивы, несмотря на их относительно низкой плотности. Когда кости перелом, поэтому недостаточно учитывать только плотность и структуру кости на уровне макро — механизмов во всех диапазонах масштаба несут ответственность за разрушения.

Анализ материала для костей

Научно-исследовательская группа при Эмпа в Туне, возглавляемая Якобом Schwiedrzik нацелен на получение лучшего понимания недостаточности костной ткани на уровне ламели. «Если рассматривать только плотность костной ткани, как это обычно бывает в клинической практике сегодня, риск переломов пациентам могут быть предсказаны достаточно хорошо в среднем. Однако в отдельных случаях, результаты могут значительно отличаться и эффективного риск перелом может быть неправильно оценены», — объясняет Schwiedrzik. «Мы надеемся, что наши исследования позволят нам делать более точные прогнозы для каждого индивидуального пациента в будущем».

Исследователи, используя методы, которые на самом деле дома, в научно-исследовательских материалов: они даже мельчайших образцов костного материала, содержащего только одну ламель для испытаний на растяжение и сжатие. Они расследуют, как материал не удается, и как измеряемого свойства, относящиеся к базовой микроструктуры. В микроструктурного анализа, используемые рамановской спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопы — очень сложные инструменты, которые дают возможность точно наблюдать структурные изменения в тест-объектах.

На данный момент, производство и испытания одного образца костной ткани по-прежнему требует много времени — особенно для испытания на растяжение.»

Якоб Schwiedrzik, Эмпа в Тун

Для этого образцы с определенными геометрии сначала должны быть изготовлены из материала с помощью фокусированного ионного пучка. Для того, чтобы иметь возможность анализировать больше образцов за меньшее время в будущем и включить статистической оценки экспериментов, большая часть текущей работы состоит в автоматизации образец положение сердца и развитие наших собственных измерений.

Личная диагностика

Вопрос о том, как развитые методы могут быть использованы для клинических исследований, является захватывающим. В настоящее время реализуется проект с участием ученых из больницы Берна, университет г. Берн, Швейцарская высшая техническая школа Цюриха и Эмпа. Костного материала от пациентов, которые получили имплантат тазобедренного ведется расследование. Этот материал будет анализироваться на нескольких масштабах. Цель состоит в том, чтобы собрать сведения о микромеханические свойства, микроструктура, клеточную активность и метаболизм, и соотнести их с клиническими данными и данными пациента с помощью машинного обучения. Результирующая база данных позволит оценить качество кости пациента и включить его в диагностике.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here