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Raios-X de alta energia deixam um rastro de destruição no colágeno ósseo

Raios-X de alta energia deixam um rastro de destruição no colágeno ósseo

As imagens (b) mostram a distribuição de colágeno em ossos de pique antes (esquerda) e depois (direita) de um experimento μCT e (c) antes (esquerda) e depois (direita) de um experimento μCT de difração de raios X na linha de luz mySpot, BESSY . Também (d) antes (à esquerda) e depois (à direita) de um experimento de mapeamento 2D XRD mySpot. As áreas danificadas aparecem escuras marcadas com setas amarelas. As setas em rosa mostram os raios-x. Crédito: Charité Berlin/HZB

Uma equipe de pesquisadores médicos da Charité-Universitätsmedizin analisou danos causados ​​por raios X de alta energia concentrados em amostras de ossos de peixes e mamíferos no BESSY II. Com uma combinação de técnicas de microscopia, os cientistas conseguiram documentar a destruição das fibras de colágeno induzida por elétrons emitidos pelos cristais minerais. Os métodos de raios-X podem impactar as amostras ósseas quando medidos por um longo tempo, concluem os pesquisadores.

Suas descobertas são publicadas na revista Natureza Comunicações.

Há muito se sabe que, além de uma certa dose, os raios X danificam seres vivos lenço de papel, portanto, há indicações médicas claras para raios-X para manter a exposição à radiação ao mínimo. Na pesquisa básica sobre as propriedades e características de minerais amostras de tecido tal como ossoos pesquisadores contam com fontes de raios X cada vez mais poderosas.

Ossos de peixes e mamíferos

“Até agora, o lema tem sido: mais fluxo e maior energia é melhor, porque você pode obter maior profundidade de campo e maior resolução com raios-X mais intensos”, diz o Dr. Paul Zaslansky da Charité-Universitätsmedizin. Zaslansky e sua equipe já analisaram amostras de ossos de peixes e mamíferos na linha de luz MySpot em BESSY II.

O BESSY II gera uma ampla gama bem caracterizada de raios-X, focados com precisão em uma faixa de energia intermediária, o que permite insights sobre as estruturas mais finas e até processos químicos e físicos em materiais. “Graças aos detectores sensíveis e às condições de irradiação bastante suaves no BESSY II em comparação com as fontes síncrotron de raios-X mais duras, fomos capazes de demonstrar em nossas várias amostras ósseas que fibras de colágeno danificados pela absorção da irradiação nos nanocristais minerais”, diz Zaslansky.

Imaging as fibras de proteína

“Examinamos as amostras sob microscopia de varredura a laser de segunda geração harmônica para a imagem das fibras de proteína”, explica a primeira autora Katrein Sauer, que está fazendo seu doutorado na equipe de Zaslansky. Juntamente com o especialista em HZB, Dr. Ivo Zizak, ela irradiou amostras de ossos de lúcios, porcos, gado e camundongos com raios-X precisamente calibrados.

Os feixes deixaram um rastro de destruição que é claramente visível nas imagens de microscopia confocal e eletrônica. “Os fótons de alta energia da luz de raios-X desencadeiam uma cascata de excitações de elétrons. A ionização de cálcio e fósforo no mineral danifica proteínas como o colágeno no osso”, diz Sauer. A degradação do colágeno aumenta com a duração da irradiação, mas também aparece mesmo com irradiação curta em alta fluxo.

Doses mínimas para pesquisa de materiais vivos

“Os métodos de raios X são considerados não destrutivos na pesquisa de materiais, mas pelo menos para a pesquisa de tecidos ósseos isso não é verdade”, diz Zaslansky. “Temos que ter mais cuidado na pesquisa médica básica para não danificarmos as próprias estruturas que realmente queremos analisar.” Então, como em toda a medicina, e mesmo quando não há tecidos vivos e DNA para danificar, tudo se resume a usar uma dose mínima para obter os insights que refletem a condição material sem causar danos.

Nota: Os raios X produzidos no BESSY II são cerca de dez mil vezes mais intensos do que os raios X usados ​​para exames médicos (para raios X de uma perna quebrada, o Escritório Federal Alemão de Proteção contra Radiação dá uma dose de 0,01 milisievert). Os métodos de raios X são extremamente úteis para exames médicos.

Mais Informações:
Katrein Sauer et al, Danos de radiação primária no osso evolui através da destruição do colágeno por fotoelétrons e auto-absorção de emissão secundária, Natureza Comunicações (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34247-z

Citação: Raios-X de alta energia deixam um rastro de destruição no colágeno ósseo (2022, 22 de dezembro) recuperado em 22 de dezembro de 2022 em https://medicalxpress.com/news/2022-12-high-energy-x-rays-destruction- bone-collagen.html

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