麻省大學阿默斯特大學應用生命科學研究所(IALS)的一個多學科研究團隊開發了一種複製骨骼組織複雜性和骨骼重塑過程的技術。這一突破可以幫助研究人員進一步開展骨生物學研究，並有助於改善骨質疏鬆症藥物的開發。

        研究人員發表在《科學進展》上，開發了一種新的生物材料，稱為脫礦質骨紙。該團隊包括李俊宇，Yongkuk公園，Ryan Carpenter，化學工程。張愛玲(Eugene Cheong)，生物化學與微生物學;郭俊國，分子和細胞生物學研究生課程;和伍斯特大學麻省醫學院的Jae-Hyuck Shim。

        該小組開發了一個小梁骨類器官模型，該模型可再現小梁骨腔的基本細胞外複雜性和細胞過程。骨小梁或海綿狀骨是一種輕質，多孔的骨，包圍著許多較大的空間，形成蜂窩狀或海綿狀外觀。骨小梁是人體的“減震器”，將機械負荷從關節表麵傳遞到皮質骨。與皮質骨相比，這些骨骼的鈣含量較低，而骨髓含量較高。骨小梁的密度隨著年齡的增長而降低。

        “骨頭是一種多功能組織，不僅可以保持機械穩定性，還可以調節血液形成和血液礦物質含量，” Lee說。“但是，研究骨重塑生物學是一項挑戰，因為該過程發生在骨腔內部。難以進入的堅硬和不透明的骨組織，因此在體外創建逼真的骨組織模型也將增進我們對基本骨生物學的理解為提供模型疾病進展和篩選藥物反應的新機會。”

        骨骼重塑是一生的過程，在此過程中，成熟的骨骼組織會從骨骼中去除，並形成新的骨骼組織。這些過程還可以控製受傷後的骨骼替換以及正常日常活動中發生的微損傷。骨發育以分層的方式發生，因為第一個骨形成細胞沉積了結構性膠原蛋白，而膠原蛋白又礦化成硬骨。重複此過程以在整個生命中對骨骼組織進行重塑和建模。

        UMass的科學家從當地一家屠宰場拿走了牛骨頭，然後清洗並將其切成小塊，並在化學過程中將其脫鹽。為了重現骨骼重塑的過程，研究小組開發了一種新型的生物材料，脫礦質骨紙，該紙模仿了密集的結構基質，並帶有薄薄的脫礦物質的牛致密骨頭。該材料具有受控的厚度和表麵積。它也具有機械耐用性和半透明性。

        脫礦質的骨紙支持成骨細胞和破骨細胞的過程，這些細胞是僅在骨表麵上駐留並起作用的細胞。破骨細胞負責老化骨骼，而成骨細胞負責新骨骼的形成。

        骨紙用作功能模板，成骨細胞在致密膠原的層狀結構的引導下迅速沉積結構性礦物質，並形成深度類似於活生物體的類骨質骨。該材料的半透明性使得可以使用熒光顯微鏡監控正在進行的細胞過程，它既薄又耐用，足以輕鬆處理。可以大量生產骨頭紙-該團隊能夠從一隻牛股骨中生產出5,000多張紙。