Gambar (b) menunjukkan distribusi kolagen dalam tulang tombak sebelum (kiri) dan setelah (kanan) percobaan μCT dan (c) sebelum (kiri) dan setelah (kanan) percobaan μCT difraksi sinar-X di mySpot beamline, BESSY . Juga (d) sebelum (kiri) dan setelah (kanan) eksperimen mySpot XRD pemetaan 2D. Area yang rusak tampak gelap ditandai dengan panah kuning. Panah berwarna merah muda menunjukkan sinar-x. Kredit: Charite Berlin/HZB
Tim peneliti medis di Charité-Universitätsmedizin telah menganalisis kerusakan akibat sinar-X berenergi tinggi terfokus pada sampel tulang dari ikan dan mamalia di BESSY II. Dengan kombinasi teknik mikroskop, para ilmuwan mampu mendokumentasikan penghancuran serat kolagen yang diinduksi oleh elektron yang dipancarkan dari kristal mineral. Metode sinar-X mungkin berdampak pada sampel tulang ketika diukur untuk waktu yang lama, para peneliti menyimpulkan.
Temuan mereka dipublikasikan di jurnal Nature Communications.
Telah lama diketahui bahwa di luar dosis tertentu, sinar-X merusak jaringan hidup, sehingga ada indikasi medis yang jelas untuk sinar-X untuk meminimalkan paparan radiasi. Dalam penelitian dasar tentang sifat dan karakteristik sampel jaringan termineralisasi seperti tulang, para peneliti mengandalkan sumber sinar-X yang semakin kuat.
Tulang dari ikan dan mamalia
“Sampai sekarang, semboyannya adalah: Lebih banyak fluks dan energi yang lebih tinggi lebih baik, karena Anda dapat mencapai kedalaman bidang yang lebih besar dan resolusi yang lebih tinggi dengan sinar-X yang lebih intens,” kata Dr. Paul Zaslansky dari Charité-Universitätsmedizin. Zaslansky dan timnya kini telah menganalisis sampel tulang dari ikan dan mamalia di MySpot beamline di BESSY II.
BESSY II menghasilkan berbagai sinar-X yang dikarakterisasi dengan baik, secara tepat terfokus pada rentang energi menengah, yang memungkinkan wawasan ke dalam struktur terbaik dan bahkan proses kimia dan fisik dalam material. “Berkat detektor yang sensitif dan kondisi iradiasi yang agak ringan di BESSY II dibandingkan dengan sumber sinkrotron sinar-X yang lebih keras, kami dapat menunjukkan pada berbagai sampel tulang kami bahwa serat kolagen menjadi rusak oleh penyerapan iradiasi dalam kristal nano mineral,” kata Zaslansky .
Pencitraan serat protein
“Kami memeriksa sampel di bawah mikroskop pemindaian laser Generasi Harmonik Kedua untuk pencitraan serat protein,” jelas penulis pertama Katrein Sauer, yang sedang menyelesaikan gelar doktornya di tim Zaslansky. Bersama dengan ahli HZB Dr. Ivo Zizak, dia menyinari sampel tulang dari ikan pike, babi, sapi, dan tikus dengan sinar X-ray yang terkalibrasi dengan tepat.
Sinar meninggalkan jejak kehancuran yang terlihat jelas dalam gambar mikroskop confocal dan elektron. “Foton berenergi tinggi dari sinar X-ray memicu riam eksitasi elektron. Ionisasi kalsium dan fosfor dalam mineral kemudian merusak protein seperti kolagen dalam tulang,” kata Sauer. Penguraian kolagen meningkat dengan lamanya penyinaran, tetapi juga muncul bahkan dengan penyinaran singkat pada fluks tinggi.
Dosis minimal untuk penelitian pada bahan hidup
“Metode sinar-X dianggap tidak merusak dalam penelitian material, tetapi setidaknya untuk penelitian jaringan tulang hal ini tidak benar,” kata Zaslansky. “Kita harus lebih berhati-hati dalam penelitian medis dasar agar kita tidak merusak struktur yang sebenarnya ingin kita analisis.” Jadi, seperti di mana-mana dalam kedokteran, dan bahkan ketika tidak ada jaringan hidup dan DNA yang rusak, perlu menggunakan dosis minimal untuk mendapatkan wawasan yang mencerminkan kondisi material tanpa menyebabkan kerusakan.
Catatan: Sinar-X yang dihasilkan di BESSY II kira-kira sepuluh ribu kali lebih kuat daripada sinar-X yang digunakan untuk pemeriksaan medis (untuk sinar-X patah kaki, Kantor Federal Jerman untuk Perlindungan Radiasi memberikan dosis 0,01 millisievert). Metode sinar-X sangat berguna untuk pemeriksaan medis.
Informasi lebih lanjut: Katrein Sauer et al, Kerusakan radiasi primer pada tulang berkembang melalui penghancuran kolagen oleh fotoelektron dan penyerapan diri emisi sekunder, Komunikasi Alam (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34247-z Disediakan oleh Helmholtz Association of German Research Centers
Kutipan: Sinar-X berenergi tinggi meninggalkan jejak kehancuran pada kolagen tulang (2022, 22 Desember) diambil 23 Desember 2022 dari https://medicalxpress.com/news/2022-12-high-energy-x-rays-destruction -tulang-kolagen.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.