UMass Amherst的研究人员开发了一种复制骨重塑过程的技术

马萨诸塞州阿默斯特大学应用生命科学研究所(IALS)的一个多学科研究小组开发了一种复制骨组织复杂性和骨重塑过程的技术。这一突破可以帮助研究者对骨生物学进行进一步研究，促进骨质疏松药物的开发。

研究人员发表在《科学进展》，并开发了一种新的生物材料，称为脱钙骨纸。这支队伍包括李俊宇、朴永国、瑞安卡彭特、化学工程。尤金昌，生物化学和微生物学；郭，分子与细胞生物学研究生课程；和马萨诸塞州医学院伍斯特大学的宰赫辛。

该团队开发了一个小梁骨器官模型，可以再现小梁骨腔的基本细胞外复杂性和细胞过程。小梁骨或松质骨是一种质轻、多孔的骨，它包围着许多大的空间，形成蜂窝状或海绵状外观。小梁骨是人体的“减震器”，将机械负荷从关节面传递到皮质骨。与皮质骨相比，这些骨骼的钙含量较低，骨髓含量较高。骨小梁的密度随着年龄的增长而降低。

Lee说：“骨是一种多功能组织，不仅能保持机械稳定性，还能调节血液形成和血液矿物质含量。“然而，研究骨重塑的生物学是一个挑战，因为这一过程发生在骨腔内部。难以进入的坚硬且不透明的骨组织，因此在体外创建逼真的骨组织模型也将增强我们对基础骨生物学的了解，并为模型疾病进展和药物反应筛选提供新的机会。”

骨重建是一个终身的过程，在这个过程中，成熟的骨组织从骨中被移除，新的骨组织形成。这些过程也可以控制正常日常活动中的伤后骨置换和微损伤。骨骼的发育是以分层的方式进行的，因为第一个骨骼形成细胞沉积结构性胶原蛋白，然后这些胶原蛋白被矿化成坚硬的骨骼。在一生中重复这个过程来重塑和模拟骨组织。

UMass的科学家从当地的屠宰场拿走了牛的骨头，然后清洗它们，将它们切成小块，并在化学过程中脱盐。为了再现骨重塑的过程，研究团队开发了一种新型生物材料——脱矿骨纸，它模仿致密的结构基质，含有薄薄的脱矿牛致密骨。该材料具有受控的厚度和表面积。它还具有机械耐久性和半透明性。

脱矿骨纸支持成骨细胞和破骨细胞的过程，成骨细胞和破骨细胞是仅驻留在骨表面并发挥作用的细胞。破骨细胞负责老化的骨骼，而成骨细胞负责新骨骼的形成。

以纸为功能模板，成骨细胞在致密胶原的层状结构引导下，快速沉积结构性矿物质，形成深度与生物体相近的类骨质。这种材料的半透明性使得使用荧光显微镜来监控正在进行的细胞过程成为可能。它又薄又耐用，很容易操作。骨纸的大规模生产——该团队可以从一头牛的股骨中生产5000多张纸。

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