科学家提出骨骼形成的新观点

科技工作者之家 2018-04-08

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▲发生在胶原蛋白内部和外部(左和右)的磷酸钙矿化。

胶原蛋白是皮肤和结缔组织中的主要蛋白质,骨骼和牙齿中的骨矿物质在其内部形成,而磷酸钙成核正是骨骼形成和维持的必要条件。最近发表在《自然通讯》上的一项研究为在密闭空间中磷酸钙成核的理论提供了新观点。

圣路易斯华盛顿大学的Young-Shin Jun领导的成核现象专家小组,利用X光小角散射系统在2 nm~40 nm宽的胶原蛋白间隙中研究了磷酸钙的原位成核。发现成核最初发生在胶原蛋白间隙外,当添加抑制剂时,则主要发生在胶原蛋白间隙内部。Jun说:“胶原蛋白间隙极其狭窄的空间使得磷酸钙只能沿着缝隙形成,并尽量减少与缝隙侧壁的表面相互作用。换句话说,胶原蛋白间隙的形态降低了能量消耗,使成核成为可能。”

“当我们了解新的骨骼是如何形成的,我们就可以调节它形成的部位。以前,我们认为胶原纤维是被动模板,然而,这项研究证实胶原纤维通过控制成核途径和能量障碍,在生物矿化过程中主动发挥作用。如果我们能对化学物质进行调整,并发出使骨矿物质形成更快或更强的信号,将对医学领域有所帮助。”Jun说。

虽然这项研究主要关注成核在生物学方面的应用,但对封闭空间成核的深入理解也适用于化学工程、材料科学和环境科学和工程,新的知识可以广泛应用于能源系统和水利系统。

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  编译:花花  审稿:三水 编辑:张梦

来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180406114600.htm


胶原蛋白

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