Une équipe de chercheurs médicaux de la Charité a analysé les dommages causés par des rayons X focalisés à haute énergie dans des échantillons d’os de poissons et de mammifères à BESSY II. Grâce à une combinaison de techniques de microscopie, les scientifiques ont pu documenter la destruction des fibres de collagène induite par les électrons émis par les cristaux minéraux. Les méthodes aux rayons X pourraient avoir un impact sur les échantillons osseux lorsqu’ils sont mesurés pendant une longue période, concluent-ils.
On sait depuis longtemps qu’au-delà d’une certaine dose, les rayons X endommagent les tissus vivants, il existe donc des indications médicales claires pour que les rayons X réduisent au minimum l’exposition aux rayonnements. Dans la recherche fondamentale sur les propriétés et les caractéristiques d’échantillons de tissus minéralisés tels que l’os, les chercheurs s’appuient sur des sources de rayons X de plus en plus puissantes.
Sommaire
Os de poissons et de mammifères
Jusqu’à présent, la devise était en fait : plus de flux et plus d’énergie, c’est mieux parce que vous pouvez obtenir une plus grande profondeur de champ et une résolution plus élevée avec des rayons X plus intenses. »
Dr Paul Zaslansky de la Charité-Universitätsmedizin
Zaslansky et son équipe ont maintenant analysé des échantillons d’os de poissons et de mammifères sur la ligne de lumière MySpot de BESSY II.
BESSY II génère une large gamme de rayons X bien caractérisée, focalisée avec précision dans une gamme d’énergie intermédiaire qui permet de mieux comprendre les structures les plus fines et même les processus chimiques et physiques des matériaux. « Grâce à des détecteurs sensibles et à des conditions d’irradiation plutôt douces dans BESSY II par rapport aux sources synchrotron à rayons X plus dures, nous avons pu démontrer sur nos différents échantillons osseux que les fibres de collagène sont endommagées par l’absorption d’irradiation dans les nanocristaux minéraux », résume Zaslansky. les résultats de l’étude.
Imagerie des fibres protéiques
« Nous avons examiné les échantillons sous microscopie à balayage laser de deuxième génération harmonique pour l’imagerie des fibres protéiques », explique le premier auteur Katrein Sauer, qui fait son doctorat dans l’équipe de Zaslansky. En collaboration avec l’expert du HZB, le Dr Ivo Zizak, elle a irradié des échantillons d’os de brochets, de porcs, de bovins et de souris avec une lumière à rayons X calibrée avec précision.
Piste de destruction
Les faisceaux ont laissé une traînée de destruction clairement visible sur les images de microscopie confocale et électronique. « Les photons à haute énergie de la lumière des rayons X déclenchent une cascade d’excitations électroniques. L’ionisation du calcium et du phosphore dans le minéral endommage ensuite des protéines comme le collagène dans les os », explique Sauer. La dégradation du collagène augmente avec la durée de l’irradiation, mais apparaît également même avec une irradiation courte à haut flux.
Doses minimales pour la recherche sur les matériaux vivants
« Les méthodes aux rayons X sont considérées comme non destructives dans la recherche sur les matériaux, mais au moins pour la recherche sur les tissus osseux, ce n’est pas vrai », déclare Zaslansky. « Nous devons être plus prudents dans la recherche médicale fondamentale afin de ne pas endommager les structures mêmes que nous voulons réellement analyser. » Ainsi, comme partout en médecine, et même lorsqu’il n’y a pas de tissus vivants et d’ADN à endommager, il s’agit d’utiliser une dose minimale pour obtenir les informations qui reflètent l’état matériel sans causer de dommages.
