高能X射线在骨胶原中留下破坏痕迹

人们早就知道，超过一定剂量后，X 射线会损伤活组织，因此 X 射线有明确的医学指示，可以将辐射暴露降至最低。在对骨骼等矿化组织样本的性质和特征进行基础研究时，研究人员依赖于越来越强大的 X 射线源。

鱼类和哺乳动物的骨头

“直到现在，格言实际上是：更多的通量和更高的能量更好，因为你可以通过更强烈的 X 射线获得更大的景深和更高的分辨率，”Charité-Universitätsmedizin 的 Paul Zaslansky 博士说。Zaslansky 和他的团队现在已经在 BESSY II 的 MySpot 光束线上分析了鱼类和哺乳动物的骨骼样本。

BESSY II 产生特征良好的宽范围 X 射线，精确聚焦在中间能量范围内，可以深入了解材料中最精细的结构，甚至化学和物理过程。“与更硬的 X 射线同步加速器源相比，由于 BESSY II 中的灵敏探测器和相当温和的辐射条件，我们能够在我们的各种骨骼样本上证明，胶原纤维会因矿物纳米晶体中的辐射吸收而受损，”Zaslansky 总结道研究结果。

蛋白质纤维成像

“我们在第二代谐波激光扫描显微镜下检查了样品，以对蛋白质纤维进行成像，”第一作者 Katrein Sauer 解释说，她正在 Zaslansky 的团队攻读博士学位。她与 HZB 专家 Ivo Zizak 博士一起，用精确校准的 X 射线照射梭子鱼、猪、牛和老鼠的骨骼样本。

毁灭的踪迹

光束留下了破坏痕迹，在共焦和电子显微镜图像中清晰可见。“来自 X 射线的高能光子会触发一连串的电子激发。矿物质中钙和磷的电离会破坏骨骼中的胶原蛋白等蛋白质，”绍尔说。胶原蛋白的分解随着照射时间的延长而增加，但即使在高通量下短时间照射也会出现。

用于生物材料研究的最小剂量

“X 射线方法在材料研究中被认为是非破坏性的，但至少对于骨组织的研究而言，这是不正确的，”Zaslansky 说。“我们在基础医学研究中必须更加小心，不要破坏我们真正想要分析的结构。” 因此，就像医学中的任何地方一样，即使没有活体组织和 DNA 会受到损害，归根结底还是要使用最小剂量来获得反映物质状况而不造成损害的见解。

笔记：

BESSY II 产生的 X 射线强度大约是用于医学检查的 X 射线的一万倍(对于断腿的 X 射线，德国联邦辐射防护办公室给出的剂量为 0.01 毫西弗)。X 射线方法对医学检查极为有用。