Beginfase aderverkalking in beeld gebracht
Geplaatst: 15 november, 2010
Onderzoekers van de TU/e hebben op nanoschaal de stappen in het proces
van calcificatie bij aderverkalking in beeld gebracht. De groei van de
verharding blijkt vrijwel hetzelfde te verlopen als de groei van botten
of tanden. Deze resultaten staan in de decembereditie van het
tijdschrift Nature Materials.
Nico Sommerdijk. Foto: Bart van Overbeeke
Met de beelden die onderzoeksleider Nico Sommerdijk (Laboratorium voor
Materialen en Grensvlakchemie, faculteit Scheikundige Technologie) en
zijn team wisten te maken, is een oude discussie beslecht. Al in 1965
is door Aaron S. Posner in het blad Nature gesuggereerd hoe het proces
van calcificatie (de vorming van calciumfosfaat) in een biologische
omgeving verloopt, maar dat stuitte toen op flinke weerstand, vertelt
Sommerdijk.
Zijn waarnemingen bevestigen nu echter het 45 jaar oude idee. Calcium-
en fosfaationen, opgelost in het bloed, slaan niet direct als
kristallijn materiaal neer, maar ze doorgaan eerst een tussenfase. In
die fase vormen zich eerst prenucleatieclusters, en daarna amorfe
nanodeeltjes van ongeveer 50 nanometer groot (1 nanometer is een
miljoenste millimeter). Pas daarna treedt kristallisatie op, en daarmee
verharding. De onderzoekers hopen dat dit inzicht gebruikt wordt om
nieuwe behandelingsmethoden voor aderverkalking te ontwikkelen.
Serum
Omdat aderverkalking niet op nanoschaal in levende mensen bekeken kan
worden, gebruikten de onderzoekers imitatieserum, ofwel een vloeistof
waarin precies alle stoffen zitten die ook in het bloed voorkomen,
behalve de organische materialen. Dat brachten de onderzoekers in
aanraking met een vlies met dezelfde eigenschappen als bloedvatwand,
waarop vervolgens calcificatie begon op te treden. De verschillende
stappen brachten ze in beeld met een bijzondere elektronenmicroscoop,
de cryoTitan. Hiermee kunnen onderzoekers op het niveau van individuele
atomen monsters bekijken die zeer snel ingevroren zijn, waardoor een
proces stil wordt gezet en in stapjes kan worden bekeken.
Alle levende wezens
Sommerdijk toonde eerder al aan dat het proces van schelpgroei en
botvorming op dezelfde manier verloopt. "Het lijkt erop dat alle
mineralisatiesystemen in levende wezens op dezelfde manier verlopen. En
we hebben steeds meer aanwijzingen dat het overal zo verloopt", aldus
Sommerdijk.
Drie artikelen in Nature Materials
De publicatie zal staan in de decembereditie van het wetenschappelijke
topblad Nature Materials. Daarin staat nog een publicatie van Nico
Sommerdijk. Die gaat over het doorgronden van de mechanismes van
botgroei; een gerelateerd onderzoek. Volgens de redactie van Nature
Materials is het zeldzaam dat er twee publicaties van een onderzoeker
in dezelfde editie van het blad staan. "Dat komt misschien een keer per
jaar voor", aldus Alison Stoddart van Nature Materials. "Slechts vijf
tot tien procent van de aangeboden artikelen komen door de selectie.
Dus als er twee ineens in staan, is dat wel zeldzaam." Bovendien
plaatst het blad een zogenaamde 'editorial' van twee bladzijden, waarin
een externe deskundige zijn licht laat schijnen over de
onderzoeksresultaten van Sommerdijk.
The role of prenucleation clusters in surface-induced calcium phosphate
crystallization. Archan Dey, Paul H.H. Bomans, Frank A. Müller, Julia
Will, Peter M. Frederik, Gijsbertus de With en Nico A.J.M. Sommerdijk.
De publicatie verscheen op 14 november 2010 al online bij Nature
Materials.
Technische Universiteit Eindhoven