Dinosauři drží klíč k budoucnosti medicíny: Objev v kosti staré 71 milionů let mění pohled na implantáty
InovaceVědci z McMasterovy univerzity objevili v 71 milionů let staré fosilii dinosaura Albertosaura rys, který sdílí s moderní lidskou kostí. Tento průlomový nález, uskutečněný pomocí nanorozměrové elektronové mikroskopie, otevírá nové možnosti pro vývoj lékařských implantátů.
Vědci z McMasterovy univerzity objevili v 71 milionů let staré fosilii dinosaura Albertosaura rys, který sdílí s moderní lidskou kostí. Tento průlomový nález, uskutečněný pomocí nanorozměrové elektronové mikroskopie, otevírá nové možnosti pro vývoj lékařských implantátů. Alyssa Williams, tehdejší doktorandka v laboratoři profesorky Kathryn Grandfieldové, si při zkoumání vzorku všimla shluků minerálů, které se nápadně podobaly něčemu, co už viděla.
V roce 2020 tým profesorky Grandfieldové objevil v moderních lidských kostech nové shluky minerálů, nazvané elipsoidní minerální shluky. Tyto shluky, které vypadají jako drobné fotbalové míče, byly dlouho předpokládány, ale nikdy předtím nebyly vizualizovány. Williams nyní potvrdila přítomnost naprosto stejných minerálních shluků ve vzorku kosti dinosaura, který obýval Zemi desítky milionů let před prvními lidmi. Analýza materiálové struktury lýtkové kosti Albertosaura, člena podskupiny tyranosauridů, byla provedena pomocí metody FIB-SEM (focused ion beam scanning electron microscopy) ve spolupráci s Kanadským centrem pro elektronovou mikroskopii (CCEM) a Kanadským muzeem přírody.
Analýza FIB-SEM také odhalila, jak tekutiny z okolního prostředí mohou proniknout do fosilní kosti pohřbené hluboko v sedimentární hornině po miliony let. Byly nalezeny stopy pyritových a barytových krystalů, stejně jako jílových minerálů, které se vyskytují v oblasti Horseshoe Canyon v Albertě. Kromě toho tato analýza odhalila rozsáhlé vláknité vzory v kosti a charakteristické kolagenové pásy v celé fosilní kosti, což jasně ukazuje složitou a rozsáhlou fibrilární síť. Nejdůležitějším zjištěním je však důkaz stejných elipsoidních minerálních shluků, které skupina Grandfieldové vizualizovala teprve před šesti lety.
Profesorka Grandfieldová, specialistka na materiálové vědy a inženýrství, se svým týmem více než deset let studuje zdravé i nemocné kostní tkáně s cílem vyvinout lepší techniky pro tvorbu náhrad kostí, jako jsou náhrady kolen, kyčlí nebo zubní implantáty. Bez porozumění základům kostních struktur nelze navrhnout implantát, který by je efektivně nahradil. Metoda FIB-SEM umožňuje vědcům „krájet“ materiál z fosilie na nanometrové úrovni, což jim umožňuje pozorovat detaily, které dříve nebyly viditelné. Snímky pořízené skenovacím elektronovým paprskem pak lze softwarově složit do 3D modelu, který odhaluje původní strukturu s neuvěřitelnou přesností.
Tato práce posouvá hranice toho, co vědci mohou vidět ve fosiliích. Nejde jen o statický objekt, ale o zachovanou původní biologickou architekturu na nanorozměrové úrovni po miliony let. Zjištění Williamsové poskytují důkazy, že základní plány našich kostí jsou stejné jako kosti tvorů, jako byl Albertosaurus, kteří chodili po Zemi v období křídy. Pro výzkumníky pracující na lékařských implantátech má tento poznatek značnou váhu: pokud se tyto rysy udržely více než 70 milionů let, měly by být zohledněny při navrhování nových kostních implantátů, které nahrazují selhávající tkáň. Tato práce ukazuje, že fosilie nejsou jen kamenné pozůstatky dávného života, ale stále obsahují biologické informace na nanorozměrové úrovni, což otevírá zcela nový způsob propojení biologie minulosti s dnešní vědou a medicínou.