I nanofibrils mammiferi del collageno diventano più forti e più duri con l'esercizio

Il collageno è la particella elementare fondamentale dei muscoli, dei tessuti, dei tendini e dei legamenti in mammiferi. È egualmente ampiamente usato in ricostruttivo e chirurgia estetica. Sebbene gli scienziati abbiano una buona comprensione circa come si comporta al livello del tessuto, alcune impostano i beni meccanici del collageno al nanoscale ancora rimangono evasive. Gli studi sperimentali recenti intrapresi dai ricercatori all'università dell'Illinois aUrbana-Champagne, all'università di Washington ed alla Columbia University sulle fibrille del collageno del nanoscale hanno riferito, precedentemente imprevisto, ragioni per le quali il collageno è così materiale resiliente.

Poiché una fibrilla del collageno è circa un milionesima nella dimensione della sezione trasversale dei capelli umani, studiarlo richiedono la strumentazione ugualmente piccola. Il gruppo nel dipartimento di assistenza tecnica aerospaziale a U dell'ho progettato le unità minuscole--Sistemi Micro-Elettrotipia-Meccanici--più piccolo di un millimetro nella dimensione, provare le fibrille del collageno.

“Facendo uso delle unità MEMS tipe per afferrare le fibrille del collageno sotto un microscopio ottico di alto ingrandimento, abbiamo allungato le diverse fibrille per imparare come deformano ed il punto a cui si rompono,„ ha detto Debashish il Das, uno studioso postdottorale all'Illinois che ha lavorato al progetto. “Egualmente ripetutamente abbiamo allungato e rilasciato le fibrille per misurare i loro beni elastici ed anelastici e come rispondono a caricamento ripetuto.„

Il Das spiegato, “a differenza di un elastico, se allungate il tessuto umano o animale e poi lo rilasciate, il tessuto non balza immediatamente di nuovo alla sua forma originale. Alcuna dell'energia spesa nella trazione è dissipata e persa. I nostri tessuti sono buoni alla dissipazione energia-quando tirato e spinto, dissipano molta energia senza venire a mancare. Questo comportamento è stato conosciuto e capito stato al livello del tessut'ed è attribuito stato allo scivolamento nanofibrillar o alla sostanza idrofila del tipo di gel fra le fibrille del collageno. Le diverse fibrille del collageno non sono considerato state come contributori importanti al comportamento viscoelastico globale. Ma ora abbiamo indicato che i meccanismi dissipativi del tessuto sono attivi anche al disgaggio di singola fibrilla del collageno.„

Un'individuazione molto interessante ed inattesa dello studio è che le fibrille del collageno possono diventare più forti e più dure quando ripetutamente sono allungate e lasciano per rilassarsi.

“Se ripetutamente allunghiamo e ci rilassiamo una struttura comune di assistenza tecnica, è più probabile trasformarsi in in dovuto più debole da affaticare,„ ha detto U del professor Ioannis Chasiotis di I. “Mentre i nostri tessuti dell'organismo non sperimentano dovunque vicino alla quantità di sforzo che ci siamo applicati alle diverse fibrille del collageno nei nostri esperimenti del laboratorio, abbiamo trovato che dopo l'attraversamento dello sforzo della soglia nei nostri esperimenti di caricamento del composto ciclico, c'era un chiaro aumento nella resistenza della fibrilla, vicino fino a 70 per cento.„

Il Das ha detto che le fibrille stesse del collageno contribuiscono significativamente alla dissipazione ed alla resistenza di energia osservate in tessuti.

“Che cosa abbiamo trovato è che le diverse fibrille del collageno sono strutture altamente dissipative del biopolimero. Da questo studio, ora sappiamo che il nostro organismo dissipa l'energia a tutti i livelli, giù alle più piccole particelle elementari. Ed i beni quali resistenza e resistenza non sono statici, essi possono aumentare poichè le fibrille del collageno sono esercitate,„ Das hanno detto.

Che cosa è il punto seguente? Il Das ha detto con questa nuova comprensione dei beni di singole fibrille del collageno, scienziati può potere progettare le migliori reti sintetiche dissipative del biopolimero per la ferita che guariscono e la crescita del tessuto, per esempio, che sarebbe stata sia biocompatibile che biodegradabile.