Auf der Spur des Knochenminerals

Beobachtungen dazu gelangen einer niederländisch-deutschen Forschergruppe in einem Modellsystem, das eine Körperflüssigkeit simuliert. An den Arbeiten war Doktor Julia Will, Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg beteiligt.

Bereits zuvor wurde davon ausgegangen, dass Calciumphosphat zunächst eine Vorstufe durchläuft, gekennzeichnet durch eine ungeordnete Struktur, die der Mineralisierung vorangeht (amorphes Calciumphosphat, ACP). Das nun veröffentlichte Paper zum Thema visualisiert zum ersten Mal die Bildung von Calciumphosphat aus einem Serum. Ein Monolayer – eine Schicht von der Dicke eines einzigen Moleküls – fungierte dabei als Andockstelle für die Kristallisation. Sichtbar wurde der Prozess durch den Einsatz eines höchstauflösenden Mikroskops für die direkte Abbildung von Objekten mittels Elektronenstrahlen (Transmissionselektronenmikroskopie, TEM). Zu diesem Zweck wurden die Proben in verschiedenen Stadien einer Cryo-Fixierung unterzogen, das heißt in flüssigem Ethan schockgefroren (Cryo TEM).

Die Mineralisation von Calciumphosphat im Modell der simulierten Körperflüssigkeit verlief über mehrere Stufen. Aus Ionen im Serum bildeten sich erst Cluster, frei bewegliche Ansammlungen im Nanomaßstab. Danach entstand ACP, das sich in immer stärkerer Dichte am Monolayer anlagerte. Schließlich waren orientierte, im typischen Gitter ausgerichtete Apatit-Kristalle festzustellen, die Endphase des Calciumphophat-Minerals.


MEDICA.de; Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg