«Ученый Томского государственного университета впервые создал цветную карту ориентации кристаллов в кости. Новый метод, разработанный молодым ученым лаборатории геохронологии и геодинамики геолого-географического факультета ТГУ Артемом Бибко, показывает, как повернуты кристаллы апатита в костной ткани крысы. Работа велась вместе с исследователями из Канады и Венгрии. С помощью просвечивающей электронной микроскопии ученые выяснили, что соседние кристаллы могут иметь как близкие ориентации, так и сильное расхождение — до 50 градусов», — сказано в сообщении.
Кость — это природный материал, состоящий из белка коллагена и кристаллов апатита. От того, как ориентированы эти кристаллы, зависят механические свойства кости. С помощью электронного микроскопа и цветовой разметки ученые смогли визуализировать эту ориентацию и обнаружили, что в одних участках кристаллы лежат почти параллельно, а в других их ориентация различается на десятки градусов. Ученые предполагают, что эти особенности влияют на прочность и ударную вязкость кости — то есть кость «спроектирована» природой так, чтобы быть достаточно прочной для своих биологических задач.
Ученые применили электронную дифракцию и окрасили участки кристаллов в разные цвета, что позволило впервые наглядно увидеть, как ориентированы кристаллы апатита внутри костных пластинок. Так были созданы первые цветные карты распределения их ориентаций в костной ткани.
— Мы подтвердили нашу гипотезу о том, что минеральные пластины имеют мозаичное строение. В минералогии кости всегда считалось, что минеральные пластины имеют удлиненное строение: как волокно коллагена идет, так они и удлинены. Так, в своем исследовании мы определили их ориентацию и дали кристаллографические характеристики. И, что самое главное, — определили истинную длину кристаллов (около 25 нанометров). Раньше это сделать было невозможно. Наше исследование открывает новые возможности для изучения структуры кости, — пояснил Бибко.
Исследование позволяет лучше понять структуру костной ткани, ее уникальные механические свойства и может помочь в создании имплантов нового поколения и даже искусственных костных структур. Статья о работе ученых опубликована в журнале Microscopy and Microanalysis (Q1, Web of Science).
