糖尿病ラットモデルと健常ラットモデルにおける肋骨のナノメカニカル特性

この研究では、静的ナノインデンテーションと動的ナノインデンテーションを組み合わせて、糖尿病と生理的老化がラットの肋骨皮質骨のナノメカニカル挙動にどのように影響するかを調べます。若年対照ラット、高齢ラット、ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットの肋骨を分析して、固有の機械的特性と周波数依存性の両方の機械的特性を定量化しました。静的ナノインデンテーションでは、対照群（0.11±0.03 GPaと3.21±0.51GPa）と比較して、糖尿病患者グループの硬度と弾性率が著しく高かった（それぞれ0.47±0.22GPaと9.53±3.03GPa）。 p< 0.001)。破壊靭性の指標である弾性率対硬度比は、対照群の30.34から糖尿病患者では20.45に低下しました。これは、剛性は向上するが脆さは大きいことが示唆されています。動的ナノインデンテーション (0～4.5 Hz) では、蓄積係数と損失係数に経年変化に伴う著しい変化が認められました (p<0.001）、一方、損失係数（tanδ < 1）と粘度はグループ間で同じままで、主に固体のような挙動を示しました。これらの結果は、糖尿病がマトリックスレベルの変化によって骨組織を硬くするのに対し、加齢は主に粘弾性減衰能力に影響することを示している。静的と動的なナノインデンテーションを組み合わせたプロトコルは、疾患や加齢に伴う骨の劣化を組織規模で区別するための強固なフレームワークとなる。この新知見は、通常のミネラル密度にもかかわらず糖尿病患者や高齢者の骨が骨折する理由を説明するのに役立ち、従来のデンシトメトリーよりも骨の質を評価する必要性が浮き彫りになった。