Mathematical model of physicochemical regulation of precipitation of bone hydroxyapatite
Notice bibliographique
Résumé
Introduction Formation of hydroxyapatite in bone, dentin, and enamel occurs at restricted molecular sites of specific extracellular matrix proteins and is controlled by multiple mineralization inhibitors. However, the role of physicochemical factors, such as the availability of required ions and the saturation status of the aqueous environment in biological mineralization, is not fully understood. The goal of this study was to use mathematical modeling to describe the complex physicochemical environment permissive to the precipitation of biological hydroxyapatite. Methods We simulated the processes occurring in the bone interstitial fluid (ISF) defined as an aqueous environment containing seven chemical components (calcium, phosphate, carbonate, sodium, potassium, magnesium, and chloride) that form 30 chemical species. We simulated reversible equilibrium reactions among these chemical species, and calculated supersaturation for hydroxyapatite and its precipitation rate using kinetic theory. Results and Discussion The simulated ISF was of correct ionic strength and predicted the equilibrium component concentrations that were consistent with the experimental findings. Supersaturation of physiological ISF was ~15, which is consistent with prior findings that mineralization inhibitors are required to prevent spontaneous mineral precipitation. Only total calcium, total phosphate and to a lesser degree total carbonate affected ion availability, solution supersaturation and hydroxyapatite precipitation rate. Both calcium and phosphate levels directly affected hydroxyapatite precipitation, and phosphate was affected by pH, which additionally influenced hydroxyapatite precipitation. Integrating mathematical models capturing the physiochemical and biological factors regulating bone mineralization will allow in silico studies of complex clinical scenarios associated with alterations in ISF ion composition, such as rickets, hypophosphatemia, and chronic kidney disease.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».