对鲨鱼椎骨的APS研究可能有助于开发更好的治疗人类骨骼疾病的方法

美国能源部位于阿贡国家实验室的先进光子源(APS)自20多年前首次看到光以来,已经在几乎所有可以想象的科学研究领域推动了数万次实验。

但直到今年早些时候,这家著名的研究机构才被用于研究鲨鱼的脊椎骨,一位西北大学的研究人员希望这项实验能够揭示人类骨骼和软骨的功能。

西北部范伯格医学院的材料科学家和教员斯图尔特·R·斯托克说,鲨鱼的脊椎在游泳时会不断弯曲。但它们在鱼的一生中仍然具有惊人的弹性,他说。

然而,人类的骨骼不能忍受同样的弯曲,随着人类年龄的增长变得更加脆弱。

Stock正在使用APS更好地了解鲨鱼椎骨的形成和强度。他想知道动物的组织是如何发育的,以及当动物游泳时它是如何发挥作用的。

他这样做的方法之一是通过高分辨率的三维X射线成像。

我有一种感觉,我们将学习一些关于骨骼和软骨如何形成的非常重要的东西。我认为这将打开一扇了解骨骼和软骨功能的窗口。”

斯图亚特·斯托克,西北部范伯格医学院材料科学家和教员

他所获得的信息可能有一天会帮助科学家开发出更好的治疗骨质疏松症等骨骼疾病的方法。

斯托克说:“我相信这里有很多东西要学。”我对我将要找到的东西感到兴奋。”

实验室对他的研究同样充满热情。

APS物理学家Francesco de Carlo说:“我们的用户提供了推动我们仪器开发的具有挑战性的科学问题,使我们能够不断改进光束线。”这种合作对科学家和实验室都非常有益。”

阿贡的APS就像一个巨大的X射线,是美国能源部科学用户设施办公室。它能产生非常明亮的聚焦X射线,穿透致密的物质,在分子水平上照亮物质。相比之下,在今天的美国物理学会生产的X光比在一个典型的牙科诊所生产的X光强10亿倍。

股票称APS是世界一流的设施,并补充说,工作人员是特殊的。

他说:“我在那里工作的人非常乐于助人。”从最初的实验到出版,这一过程一直伴随着你,使该机构在所有其他机构中脱颖而出。”

Stock的职业生涯一直致力于X射线散射和断层扫描领域,开发新技术来研究骨矿物质和骨矿化胶原蛋白如何应对压力。

随着研究的深入,相关的血管可能会变成骨样颗粒。新的研究表明,阿尔茨海默病的另一种可能机制是食物增加CBD的吸收,发现新的研究“我的大部分工作实际上是在动物骨骼中,”他说。但是动物骨骼的行为与人类骨骼很相似,而且更容易获取和研究。”

斯托克今年夏天早些时候开始在鲨鱼项目中使用APS,三年前,他在了解了一位同事对这种鱼的实验后,第一次对这种动物的椎骨感兴趣。

他说:“作为一名科学家,你会发现有一个领域可以被发现,这个领域可能被证明与人类的研究类似。”

斯托克从2000年代初就开始使用X射线成像技术:两年前,他用一种不同的APS光束线来观察埃及木乃伊的内部,而不干扰其古老的外壳。他在木乃伊腹部上方发现了一块方解石。

斯托克认为这可能是一个古老的埋葬仪式的一部分。同样,Stock希望Shark的研究能够揭示出意想不到的令人兴奋的结果。

他说:“我有一种感觉,我们将学习一些关于骨骼和软骨如何形成的非常重要的知识。”我认为这将打开一扇了解骨骼和软骨功能的窗口。”

他说,所有这些信息将帮助医生更好地为退行性骨病患者服务,因为目前缺乏诊断和治疗方法。

斯托克说:“现在,如果我们看看我们是如何诊断骨质疏松症的,这是一种会折磨大多数人的疾病,包括男性。我们通过前臂发出X光来测量骨骼中矿物质的含量。”但这并不是一个很好的预测器:如果是的话,95%的时间是对的,而事实并非如此。”

他说,如果医生对骨骼中矿物质的三维排列有更深入的了解,病人会得到更好的服务。但即使这样也有其局限性。

斯托克说:“我们仍然缺少一些东西。”每次我们在这一领域获得新的知识,它最终将帮助我们开发更好的替代组织,从而在临床上获得更多成功。”

Stock与国家海洋和大气管理局下属的“顶点掠食者计划”合作。鲨鱼脊椎样本来自于自然死亡的鲨鱼。

在这门科学的建立过程中,没有鲨鱼或研究人员受到伤害。

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