콜라겐은 세포에 대한 구조적지지를 제공하는 복잡한 분자 네트워크 인 세포 외 매트릭스 (ECM)의 핵심 성분이다. 뼈에서, ECM은 칼슘과 포스페이트로 광물 화되어 뼈의 주요 미네랄 성분 인 하이드 록시 아파타이트를 형성하여 골절에 대한 경도와 저항을 제공합니다.
Ornl의 Karthik Raman이 이끄는 연구팀은 중성자 산란과 계산 모델링의 조합을 사용하여 콜라겐의 구조와 역학 및 hydroxyapatite와의 상호 작용을 연구했습니다. 중성자 산란은 분자 수준에서 재료의 구조와 거동을 연구하는 강력한 기술입니다. 중성자는 전하가없는 아 원자 입자이므로 손상을 일으키지 않고 물질을 깊이 침투시킬 수 있습니다.
실험은 광물 화 과정이 계층 적 구조를 갖는 미네랄-콜라겐 복합재의 형성을 포함한다는 것을 밝혀냈다. 복합재는 미네랄 결정에 의해 가교 된 콜라겐 섬유로 구성된다. 이 구조는 뼈에 기계적 강도와 유연성을 제공합니다.
라만은 "중성자는 콜라겐 분자가 어떻게 배열되는지, 미네랄 결정과 어떻게 상호 작용하는지 알 수있게 해주었다.이 정보는 뼈가 어떻게 기계적 힘을 견딜 수 있고 손상시 스스로 수리 할 수 있는지 이해하는 데 중요하다"고 설명했다.
연구원들은 광물 화 과정이 고도로 규제되고 있으며이 과정의 혼란이 뼈 장애로 이어질 수 있음을 발견했습니다. 예를 들어, 골다공증에서 뼈 밀도 감소 및 뼈 취약성 증가를 특징으로하는 조건은 광물 화 과정이 손상됩니다.
라만은“우리의 연구 결과는 광물 화 과정을 목표로하는 것이 뼈 질환의 예방 및 치료를위한 잠재적 인 치료 전략이 될 수 있음을 시사한다. "광물 화 과정의 작동 방식을 이해함으로써 우리는 건강한 뼈를 유지하고 골절을 예방하는 데 도움이되는 새로운 치료법을 개발할 수 있습니다."
이 연구는 Nature Communications 저널에 발표되었습니다.
