Les nanofibrils mammifères de collagène deviennent plus intenses et plus durs avec l'exercice

Le collagène est le synthon principal de muscles, de tissus, de tendons, et de ligaments dans les mammifères. Il est également très utilisé en reconstructif et chirurgie esthétique. Bien que les scientifiques aient une bonne compréhension au sujet de la façon dont elle se comporte au niveau du tissu, certains introduisent les propriétés mécaniques du collagène au nanoscale restent toujours évasifs. Une étude expérimentale récente entreprise par des chercheurs à l'Université de l'Illinois au l'Urbana-Champagne, à l'université de Washington, et à l'Université de Columbia sur des fibrilles de collagène de nanoscale rapportées en circuit, précédemment imprévu, raisons pour lesquelles le collagène est un matériau si résilient.

Puisqu'une fibrille de collagène est environ un millionième dans la taille de la coupe transversale des cheveux, l'étude de eux exige le matériel également petit. Le groupe dans le service du bureau d'études aérospatial à U de moi ai conçu les dispositifs minuscules--Micro Electro Mechanical Systems--plus petit qu'un mm dans la taille, pour vérifier les fibrilles de collagène.

« Utilisant des dispositifs de MEMS-type pour puiser les fibrilles de collagène sous un microscope optique d'agrandissement élevé, nous avons étiré différentes fibrilles pour apprendre comment elles déforment et la remarque à laquelle elles se brisent, » a indiqué le système d'appoint à la décision de Debashish, un chercheur post-doctoral chez l'Illinois qui a travaillé sur le projet. « Nous également avons à plusieurs reprises étiré et avons relâché les fibrilles pour mesurer leurs propriétés élastiques et non élastiques et comment elles répondent à la charge répétée. »

Le système d'appoint à la décision expliqué, « à la différence d'un élastique, si vous étirez l'être humain ou le tissu animal et puis le relâchez, le tissu ne jaillit pas de nouveau à sa forme originelle immédiatement. Une partie de l'énergie dépensée en la tirant est dissipée et détruite. Nos tissus sont bons pour dissiper énergie-quand tiré et poussé, ils dissipent beaucoup d'énergie sans défaillir. Ce comportement a été connu et compris au niveau du tissu et attribué au glissement nanofibrillar ou à la substance hydrophile colloïdale entre les fibrilles de collagène. Les différentes fibrilles de collagène n'ont pas été considérées en tant que contributeurs importants au comportement visco-élastique général. Mais maintenant nous avons prouvé que les mécanismes dispersifs de tissu sont en activité même à l'écaille d'une fibrille unique de collagène. »

Une conclusion très intéressante et inattendue de l'étude est que les fibrilles de collagène peuvent devenir plus intenses et plus dures quand elles sont à plusieurs reprises étirées et laissent détendre.

« Si nous à plusieurs reprises étirons et détendons une structure courante de bureau d'études, il est pour devenir plus faible dû à la fatigue, » a dit U de professeur Ioannis Chasiotis d'I. « Alors que nos tissus cellulaires ne remarquent pas n'importe où près de la quantité de tension que nous nous sommes appliquée à différentes fibrilles de collagène dans nos expériences de laboratoire, nous avons constaté qu'après le croisement d'une tension de seuil dans nos expériences de charge de répétition, il y avait une augmentation nette dans la force de fibrille, par pas moins de 70 pour cent. »

Le système d'appoint à la décision a indiqué que les fibrilles de collagène elles-mêmes contribuent de manière significative à la dispersion et à la dureté d'énergie observées en tissus.

« Ce qui nous avons trouvé est que les différentes fibrilles de collagène sont les structures hautement dispersives de biopolymère. De cette étude, nous savons maintenant que notre fuselage dissipe l'énergie à tous les niveaux, vers le bas aux plus petits synthons. Et les propriétés telles que la force et la dureté ne sont pas statiques, elles peuvent augmenter car les fibrilles de collagène sont exercées, » Das ont dit.

Quelle est la prochaine opération ? Le système d'appoint à la décision a indiqué avec cette compréhension neuve des propriétés des fibrilles uniques de collagène, scientifiques peut pouvoir concevoir de meilleurs réseaux synthétiques dispersifs de biopolymère pour la cicatrisation et l'accroissement de tissu, par exemple, qui serait biocompatible et biodégradable.