糖尿病与健康大鼠模型中肋骨的纳米力学特性

本研究利用静态和动态纳米压痕相结合的方法，研究糖尿病和生理衰老如何影响大鼠肋骨皮质骨的纳米力学行为。 对年轻对照、老年和链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的肋骨进行分析，以量化内在和频率依赖性机械特性。 静态纳米压痕显示，糖尿病组的硬度和弹性模量（分别为 0.47 ± 0.22 GPa 和 9.53 ± 3.03 GPa）明显高于对照组（0.11 ± 0.03 GPa 和 3.21 ± 0.51 GPa；p< 0.001）。 模量与硬度之比（断裂韧性的指标）从对照组的 30.34 降至糖尿病患者的 20.45，表明硬度增加，但脆性更大。 动态纳米压痕（0–4.5 Hz）显示出与老化相关的储能模量和损耗模量（p<0.001）的显着变化，而损耗因子（tanδ<1）和粘度在各组之间保持相似，表明主要是类固体行为。 这些结果表明，糖尿病通过基质水平的改变使骨组织变硬，而衰老主要影响其粘弹性阻尼能力。 静态-动态纳米压痕相结合的方案为在组织尺度上区分与疾病和年龄相关的骨退化提供了一个强大的框架。 从转化上讲，这些发现有助于解释为什么尽管矿物质密度正常，但糖尿病或老年人的骨骼可能会骨折，这强调了评估骨质量超越传统密度测量的必要性。