文摘
骨头是见不得人的构建块给我们的身体结构和让我们走路,跳舞,拿起东西。骨骼健康是强大的,轻量级的,困难,甚至能够自我修复时磨损或损坏。但如果骨头生病,他们不再能自我修复,他们开始分解。一种疾病,使骨骼病叫做骨质疏松症,它可以是非常痛苦的。目前,医生无法治疗骨质疏松症。虽然有药物减缓骨质流失,没有安全的治疗修复已经受损的骨头。因此,医生和科学家共同努力找到方法来预防甚至治疗疾病如骨质疏松症。需要解决的一个重要的挑战是:如何交付给药病人的骨头吗?在本文中,我们将讨论如何微小的碳纳米颗粒可以帮助医生提供医学病骨修复它们。manbetxapp在线登录
骨骼是由骨骼
出形状的骨架结构是你的身体,可以让你站和移动。成年人的骨骼是由大约206互联的骨头,在不同的形状和大小(见在这里对于一个前沿的年轻人文章的骨头)。例如,最长的骨体称为股骨。它位于大腿,棒状的形状,并允许您站和运行(图1一个)。最小的骨头的身体被称为镫骨。它位于中耳内,padlock-like形状,它可以让你听到声音(图1一个)。尽管有这些不同的形状、大小和功能,体内所有的骨头分享几个特征。所有的骨头都轻,强大,困难。骨骼开始形成在出生之前和期间继续发展一个人的青春期和成年早期的生活。骨头不断重建恢复损坏和磨损区域(图1 b,C)。最好的方法来保持骨骼健康和强壮的,是健康的饮食和规律的运动。
- 图1 -(一)骷髅的骨头可以可视化使用x射线。
- 股骨和镫骨为例突出显示。(B)健康的人有强壮的骨骼组织,但在患有疾病如骨质疏松症,骨组织是虚弱的。(C)骨骼组织不断地分解和重建的特殊细胞。在患有骨质疏松症,有细胞分解骨骼比重建它。这种不平衡使骨头变得脆弱(Adobe Illustrator和创建BioRender.com)。
棍棒和石头会打断我的骨头
骨头是强大的,但他们可以打破,因为事故。通常,当骨头断了,医生把碎片在一起,覆盖面积与让病人的身体修理损坏的地方。如果病人有健康的骨骼,愈合过程可能需要4到8周。如果病人的骨头是生病了,治疗过程将需要更长时间也可能永远不会发生。骨头可以生病的一个原因是疾病。使骨骼病是最常见的疾病骨质疏松症一种骨病,削弱了骨头。骨质疏松症主要影响超过50岁的成年人。多达两个十个成人骨质疏松症(1]。有骨质疏松症的人脆弱的骨头,因为重建过程,恢复损坏和磨损区域不是正常工作1,2]。的过程,摆脱这些人,破坏骨发生以正常的速度,但构建新骨有减速的过程(图1 b,C)[2]。随着时间的推移,骨骼变得脆弱,脆弱的,很容易打破。如果有人有一个非常严重的骨质疏松症的情况下,他们甚至会折断骨头打喷嚏!目前,医生没有治疗治疗骨质疏松症。当医生可以开出药防止骨骼变得更加脆弱的随着时间的推移,他们没有药物帮助病人的身体重建受损的骨头(2]。与科学家一起,医生们试图找到新的治疗方法来治疗甚至预防骨质疏松症和其他骨疾病。
诊断和治疗骨疾病
找到一个骨头断裂,医生可以使用多种成像机器。例如,x光机可以拍照你体内的骨头。虽然这些机器也可以用来检测骨头生病,医生不建议频繁的x射线成像技术,因为它是危险的。因此,人们常常不知道他们的骨头是生病直到他们折断骨头和x射线。到那时,骨头已经减弱,因为身体的过程中移除受损的骨头一直没有新的、健康的骨骼添加(2]。
一旦医生诊断骨质疏松症,他们开处方,防止进一步的骨头破裂,甚至阻止骨头变得较弱(2]。这些药物不能帮助病人的身体健康做出新的骨组织,这意味着他们的骨头将保持疲弱,痛苦,和破坏的风险。加强病人的骨头,医生需要开药,鼓励自己的骨细胞制造更多。医生不开这些药物,因为这些药物所有根据细胞的骨细胞制造更多的自己和成长。这可能导致cancer-see这前沿的年轻人篇文章来了解更多关于它。如果科学家能找到一种方法来提供这些药物只有骨头,然后是给这些骨折愈合药物安全患有骨质疏松症。
利用斑马鱼研究药物输送的骨头
药给病人之前,它必须经过许多安全测试。例如,医生和科学家必须知道的药物给病人,病人应采取药物治疗多久,是否有副作用。副作用是一项重要的医疗关注,因为药物是为了帮助在一个身体的组织可以在不同的组织造成伤害。出于这个原因,医生必须确保药物没有副作用,病人组织的主要目标。
科学家们可以在动物身上测试药物。回答这些问题他们小心翼翼地这样做,其他科学家和社区成员的监督下,以确保动物被尊重和不受痛苦。在过去,药物检测哺乳动物如老鼠,但最近其他动物已成为流行,因为他们有优势,更容易让科学家探索的活动和交付的药物。
受到欢迎的一种动物,用于测试药物在过去的20年里是斑马鱼。斑马鱼小鱼有黑色和银色条纹,像斑马,是人类拇指大小的。来自印度,斑马鱼现在可以被发现在世界各地的实验室,甚至在您当地的宠物店(3]。斑马鱼已成为流行的一个原因是,科学家们发现了一种透明的斑马鱼,没有黑色和银色条纹。这些透明的斑马鱼允许科学家使用显微镜,而不是看到他们的骨骼x光机。
碳纳米颗粒(C-Dots)提供医学骨manbetxapp在线登录头吗?
通常,科学家们分离领域的共同努力,解决困难的问题。化学家们擅长制造新材料,生物学家擅长测试材料在动物和医生如何使用这些材料来帮助生病的人。在过去的10年中,化学家和生物学家已经发现新的感兴趣化合物能够提供药物到特定的组织。这些新的化合物之一碳纳米颗粒manbetxapp在线登录,简称C-dots。C-dots太小,10000人可以容纳一粒盐(图2)。此外,C-dots是独特的,他们可以“在黑暗中发光”当观察到在一个特殊的荧光,这使得他们容易看到跟在动物身上,尤其是在动物是透明的(图3)。医生发现C-dots是否有用,一群化学家问我们实验室来测试这些新的化合物在斑马鱼4]。
- 图2 -使碳纳米颗粒(C-dots)在实验室里,化学家混合碳粉manbetxapp在线登录和酸为16小时。
- C-dots然后从酸纯化。C-dots看布朗在常规白光。在荧光——特殊的光,可以使一些材料glow-C-dots显得明亮的绿色。C-dots非常微小,10000 C-dots可以容纳一粒盐。因为他们是如此之小,我们只能观察C-dots使用强大的显微镜(中创建BioRender.com)。
- 图3 - C-dots后注入透明的斑马鱼,他们的骨头辉光在荧光灯下(中创建BioRender.com)。
当我们实验室的C-dots注入透明成年斑马鱼,我们发现他们的骨骼发光在荧光灯下(图3)[4]。安全交付C-dots鱼,我们首先把鱼使用麻醉睡眠,就像当人类手术,然后小心翼翼地给鱼一个包含C-dots拍摄。鱼后恢复坦克好几天,我们麻醉他们又拍到他们在荧光灯下使用显微镜。因为斑马鱼是透明的,我们可以很容易地看到所有的C-dots仍然保持鱼的地方。激动人心的是,我们看到绿色C-dots附着在鱼骨架,但不是其他组织,这表明C-dots尤其喜欢骨头。除了有发光的骨头,这些注射鱼是健康和活跃C-dots鱼没有收到。在一起这些观测结果表明,C-dots专门与骨组织结合,不妨碍健康的鱼。
结论
找到一个收集只在骨组织的化合物可以为医生提供一个新颖的和安全的方式来治疗骨质疏松症。例如,如果一个药物促进组织生长和修复C-dots相连,然后C-dots可以提供直接的骨头。这将降低造成的潜在危险的副作用提供这些药物在体内的组织。直接送药的另一个优点骨头受伤或生病,它将减少所需的药物,因为这药会集中在需要的地方工作。我们工作的第一步是确定C-dots化合物,可用于直接将药物输送的骨头。进一步的工作是要表明C-dots是安全的,可靠的,和他们不干扰骨折愈合药物的活性。
术语表
骨质疏松症:↑一种骨病,削弱了骨头。骨质疏松症的意思是“多孔骨”(小孔孔),因为骨头患骨质疏松症在显微镜下看起来像蜂窝。
副作用:↑服用一种药物或医疗的一个意外后果,不会发生(例如恶心、眩晕,甚至开发另一个疾病像癌症)。
复合:↑一种化学物质,是由许多相同的分子,每个组成的两个或两个以上不同的原子。
碳纳米颗粒manbetxapp在线登录:↑由碳原子组成manbetxapp在线登录的微小粒子,< 0.0001毫米。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
我们要感谢提出Miyanji帮助收集原始信息发布和扎克帕金斯和全桥提供建设性的批评。特别感谢Phinn Hilliker回顾之前的手稿出版。我们也要感谢支持本研究的组织:美国国家科学基金会(DMR 1809419),美国国家卫生研究所(NIAMS R21AR072226)和里士满大学艺术与科学学院。
原始的文章
↑DuMez, R。,Miyanji, E. H., Corado-Santiago, L., Barrameda, B., Zhou, Y., Hettiarachchi, S. D., et al. 2021.在活的有机体内表征碳dots-bone交互:向发展特异性药物输送的人们。药物Deliv。28:1281-9。doi: 10.1080 / 10717544.2021.1938753
引用
[1]↑莱特:C。,Looker, A. C., Saag, K. G., Curtis, J. R., Delzell, E. S., Randall, S., et al. 2014. The recent prevalence of osteoporosis and low bone mass in the United States based on bone mineral density at the femoral neck or lumbar spine.j .骨矿商。Res。29:2520。doi: 10.1002 / jbmr.2269
[2]↑你,k . N。,Lie, J. D., Wan, C. K. V., Cameron, M., Austel, A. G., Nguyen, J. K., et al. 2018. Osteoporosis: a review of treatment options.P T。43:92。
[3]↑Tonelli F。,Bek, J. W., Besio, R., De Clercq, A., Leoni, L., Salmon, P., et al. 2020. Zebrafish: a resourceful vertebrate model to investigate skeletal disorders.前面。性。11:489。doi: 10.3389 / fendo.2020.00489
[4]↑DuMez, R。,Miyanji, E. H., Corado-Santiago, L., Barrameda, B., Zhou, Y., Hettiarachchi, S. D., et al. 2021.在活的有机体内表征碳dots-bone交互:对特异性人们药物输送技术的发展。药物Deliv。28:1281。doi: 10.1080 / 10717544.2021.1938753