《Science Advances》上的一篇新论文首次描述了矿物质是如何在分子水平上聚集在一起形成骨骼和其他硬组织的，比如牙齿和牙釉质。

发表这篇论文的伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员描述了他们的实验——在人工唾液模型中捕捉到矿化过程的高分辨率实时图像——以及他们发现的支持骨骼和牙齿形成或生物矿化的不同路径。

“到目前为止，这些途径，特别是在分子首次开始组织成一种结构的早期阶段，还没有被清楚地理解，”工程学院UIC机械和工业工程教授、论文的通讯作者Reza Shahbazian Yasser说。

Shahbazian Yasser和他的同事观察到，直接和间接形成羟基磷灰石晶体——硬组织的基础——可以通过在成核和生长的能量途径中的局部变化来实现。

“对无定形磷酸钙溶解的控制影响了羟基磷灰石晶体组装成更大的聚集体，”Shahbazian Yasser说。“利用UIC开发的技术，我们发现了这些途径同时存在的证据——这解释了为什么不同的研究小组报告了看起来不同或相反的结果。此外，我们现在了解了羟基磷灰石材料是如何在无定形磷酸钙模板上成核和生长的。对羟基磷灰石成核和生长的控制将有助于开发新的药物和医疗方法，以更快地愈合丢失或断裂的骨头或治愈蛀牙。”

为了捕捉这些图像，研究人员使用了一种独特的微型设备，使电子显微镜与液体模型结合使用成为可能。使用这种方法，研究人员能够在最小规模上监测模型中的化学反应。

Shahbazian Yasser说：“我们的研究为矿物质如何组织和成长为骨材料提供了清晰、的新证据，这一发现对进一步研究骨或牙齿愈合有许多重要意义。”

他说：“通过更好地了解这些途径，科学家们离更好地治疗牙病和骨损伤（比如外伤性损伤）或预防身体正常矿化过程出错时可能出现的医疗状况的工程方法又近了一步。”

Shahbazian Yasser说：“下一步，我们想了解分子修饰剂如何影响生物矿化过程，这对开发有效药物很重要。”

原文检索：Revealing nanoscale mineralization pathways of hydroxyapatite using in situ liquid cell transmission electron microscopy

（生物通：伍松）