Entstehung von Knochen entschlüsselt
Ein amerikanisches Forschungsteam entschlüsselte erstmals, wie Mineralien auf molekularer Ebene zusammenkommen, um Knochen und andere harte Gewebe wie Zähne und Zahnschmelz zu bilden. Diese Erkenntnisse können laut dem Team genutzt werden, um Knochen und Zähne schneller heilen zu lassen.
Forschende der University of Illinois Chicago (UIC) beschreiben im Rahmen einer aktuellen Studie neuartige Wege, um die Bildung von Knochen und Zähnen durch Biomineralisierung zu unterstützen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in dem Fachjournal „Science Advances“ vorgestellt.
Zähne und Knochen durch Biomineralisierung heilen
Der Prozess, wie Moleküle sich organisieren, um Knochen oder andere Hartgewebe zu bilden, galt bislang als noch nicht ausreichend verstanden. Das UIC-Forschungsteam konnte diese Wissenslücke nun schließen und legte gleichzeitig den Grundstein für neuartige Behandlungsmethoden zur schnellen Heilung von Knochen und Zähnen.
Bei dem Aufbau von hartem Gewebe spielt der Studie zufolge die Kontrolle über die Auflösung von amorphem Calciumphosphat eine entscheidende Rolle. Amorphes Calciumphosphat ist ein glasartiger Niederschlag mit variabler Zusammensetzung, der bei Zersetzungsreaktionen mit löslichem Phosphat und Calciumsalzen unter bestimmten pH-Bedingungen gebildet wird.
Der Stoff aus dem die Knochen sind
„Die Kontrolle über die Auflösung von amorphem Calciumphosphat beeinflusst den Zusammenbau von Hydroxylapatit-Kristallen zu größeren Aggregaten“, erklärt Studienautor Reza Shahbazian-Yasser. Das Mineral Hydroxylapatit ist die Grundlage der Hartsubstanz von Knochen und Zähnen aller Wirbeltiere.
Scheinbarer Widerspruch aufgelöst
Frühere Studien zu dem Thema kamen zu scheinbar entgegengesetzten Ergebnissen über die Formationen von Hydroxylapatit-Kristallen in Wirbeltier-Knochen. So wurde zum Teil von „direkten“ als auch von „indirekten“ Formationen berichtet. „Mit Hilfe der an der UIC entwickelten Technologie fanden wir Beweise dafür, dass diese Wege gleichzeitig koexistieren – was erklärt, warum verschiedene Gruppen über scheinbar unterschiedliche oder entgegengesetzte Ergebnisse berichtet hatten“, erläutert Shahbazian-Yasser.
Knochenwachstum in der Petrischale
Die Forschenden zeigten erstmals, wie Hydroxylapatit-Kristalle auf amorphen Kalziumphosphat-Vorlagen keimen und wachsen. „Die Kontrolle über das Wachstum von Hydroxylapatit wird bei der Entwicklung neuer Medikamente und medizinischer Behandlungen helfen, um verlorene oder gebrochene Knochen oder auch Karies zu heilen“, resümiert der Studienautor.
Hoffnung auf Heilung von Osteoporose
Wie die Forschenden betonen, beschränken sich die möglichen Einsatzgebiete nicht nur auf Karies oder Knochenbrüche. Alle Krankheiten, die durch einen gestörten Mineralisierungsprozess im Körper hervorgerufen werden, wie beispielsweise auch Osteoporose, könnten möglicherweise mithilfe der neuen Erkenntnisse in Zukunft geheilt werden. (vb)
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