糖尿病與健康大鼠模型中肋骨的奈米力學特性

本研究利用靜態和動態奈米壓痕結合的方法，研究糖尿病和生理老化如何影響大鼠肋骨皮質骨的奈米力學行為。 對年輕對照、老年和鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠的肋骨進行分析，以量化內在和頻率依賴性機械特性。 靜態奈米壓痕顯示，糖尿病組的硬度和彈性模量（分別為 0.47 ± 0.22 GPa 和 9.53 ± 3.03 GPa）明顯高於對照組（0.11 ± 0.03 GPa 和 3.21 ± 0.51 GPa；p< 0.01）。 模量與硬度之比（斷裂韌性的指標）從對照組的 30.34 降至糖尿病患者的 20.45，顯示硬度增加，但脆性更大。 動態奈米壓痕（0–4.5 Hz）顯示出與老化相關的儲能模量和損耗模量（p<0.001）的顯著變化，而損耗因子（tanδ<1）和黏度在各組之間保持相似，表明主要是類固體行為。 這些結果表明，糖尿病透過基質水平的改變使骨組織變硬，而老化主要影響其黏彈性阻尼能力。 靜態-動態奈米壓痕相結合的方案為在組織尺度上區分與疾病和年齡相關的骨退化提供了一個強大的框架。 從轉化上講，這些發現有助於解釋為什麼儘管礦物質密度正常，但糖尿病或老年人的骨骼可能會骨折，這強調了評估骨質量超越傳統密度測量的必要性。