Высокоэнергетические рентгеновские лучи оставляют следы разрушения костного коллагена

Прочитано: 99 раз(а)


Группа медицинских исследователей из Charité-Universitätsmedizin проанализировала повреждения с помощью сфокусированного высокоэнергетического рентгеновского излучения в образцах костей рыб и млекопитающих на BESSY II. С помощью комбинации методов микроскопии ученые смогли задокументировать разрушение волокон коллагена, вызванное электронами, испускаемыми минеральными кристаллами. Рентгеновские методы могут воздействовать на образцы костей при длительном измерении, заключают исследователи.

Их выводы опубликованы в журнале Nature Communications.

Давно известно, что рентгеновские лучи, превышающие определенную дозу, повреждают живые ткани , поэтому существуют четкие медицинские показания для рентгеновских лучей, чтобы свести радиационное воздействие к минимуму. В фундаментальных исследованиях свойств и характеристик образцов минерализованных тканей, таких как кость, исследователи полагаются на все более мощные источники рентгеновского излучения.

Кости рыб и млекопитающих

«До сих пор девизом на самом деле было: чем больше поток и больше энергии, тем лучше, потому что вы можете достичь большей глубины резкости и более высокого разрешения с более интенсивными рентгеновскими лучами», — говорит доктор Пол Заслански из Charité-Universitätsmedizin. Заслански и его команда проанализировали образцы костей рыб и млекопитающих на линии MySpot в BESSY II.

BESSY II генерирует хорошо охарактеризованный широкий диапазон рентгеновских лучей, точно сфокусированных в среднем диапазоне энергий, что позволяет получить представление о тончайших структурах и даже о химических и физических процессах в материалах. «Благодаря чувствительным детекторам и довольно мягким условиям облучения в BESSY II по сравнению с более жесткими рентгеновскими синхротронными источниками мы смогли продемонстрировать на наших различных образцах костей, что коллагеновые волокна повреждаются в результате поглощения облучения минеральными нанокристаллами», — говорит Засланский. .

Визуализация белковых волокон

«Мы исследовали образцы с помощью лазерной сканирующей микроскопии второго поколения гармоник для визуализации белковых волокон», — объясняет первый автор Катрейн Зауэр, которая работает над докторской диссертацией в команде Заслански. Вместе с экспертом HZB доктором Иво Зизаком она облучала образцы костей щуки, свиней, крупного рогатого скота и мышей точно откалиброванным рентгеновским светом.

Лучи оставили след разрушения, который хорошо виден на изображениях конфокальной и электронной микроскопии. «Высокоэнергетические фотоны рентгеновского излучения запускают каскад электронных возбуждений. Затем ионизация кальция и фосфора в минерале повреждает такие белки, как коллаген в костях», — говорит Зауэр. Распад коллагена увеличивается с увеличением продолжительности облучения, но также проявляется даже при кратковременном облучении при высоком потоке.

Минимальные дозы для исследования живых материалов

«Рентгеновские методы считаются неразрушающими при исследовании материалов, но, по крайней мере, для исследования костных тканей это неверно», — говорит Засланский. «Мы должны быть более осторожными в фундаментальных медицинских исследованиях, чтобы не повредить те самые структуры, которые мы на самом деле хотим проанализировать». Так что, как и везде в медицине, и даже когда нет живых тканей и ДНК, которые можно повредить, сводится к тому, чтобы с помощью минимальной дозы получить инсайты, отражающие материальное состояние, не нанося ущерба.

Примечание. Рентгеновские лучи, производимые BESSY II, примерно в десять тысяч раз интенсивнее, чем рентгеновские лучи, используемые для медицинских осмотров (для рентгеновских лучей сломанной ноги Федеральное управление радиационной защиты Германии дает дозу 0,01 миллизиверта). Рентгеновские методы чрезвычайно полезны для медицинских обследований.

Высокоэнергетические рентгеновские лучи оставляют следы разрушения костного коллагена



Новости партнеров