Os nanofibrils mamíferos do colagénio tornam-se mais fortes e mais resistentes com exercício

O colagénio é o bloco de apartamentos fundamental de músculos, de tecidos, de tendões, e de ligamentos nos mamíferos. É igualmente amplamente utilizado em reconstrutivo e na cirurgia estética. Embora os cientistas tenham uma boa compreensão sobre como se comporta no tecido-nível, algumas fecham propriedades mecânicas do colagénio no nanoscale ainda permanecem indescritíveis. Um estudo experimental recente conduzido por pesquisadores nas Universidades de Illinois no Urbana-Campo, na universidade de Washington, e na Universidade de Columbia em fibrilas do colagénio do nanoscale relatou sobre, previamente imprevisto, razões pelas quais o colagénio é um material tão resiliente.

Porque uma fibrila do colagénio é aproximadamente um milhonésimo em tamanho do secção transversal de um cabelo humano, estudá-lo exige o equipamento ingualmente pequeno. O grupo no departamento da engenharia aeroespacial em U do eu projectei dispositivos minúsculos--Sistemas Micro-Electro-Mecânicos--menor de um milímetro em tamanho, para testar as fibrilas do colagénio.

“Usando o MEMS-tipo dispositivos para prender as fibrilas do colagénio sob um microscópio óptico da ampliação alta, nós esticamos fibrilas individuais para aprender como se deformam e o ponto em que quebram,” disse Debashish DAS, um erudito pos-doctoral em Illinois que trabalhou no projecto. “Nós igualmente repetidamente esticamos e liberamos as fibrilas para medir suas propriedades elásticas e não elásticas e como respondem à carga repetida.”

O DAS explicado, “ao contrário de um elástico, se você estica o tecido humano ou animal e o libera então, o tecido não salta de volta a sua forma original imediatamente. Alguma da energia gastada em puxá-la é dissipada e perdida. Nossos tecidos são bons na dissipação energia-quando puxado e empurrado, dissipam muita energia sem falhar. Este comportamento foi sabido e compreendido no tecido-nível e atribuído ao deslizamento nanofibrillar ou ao gel-como a substância hidrófila entre fibrilas do colagénio. As fibrilas individuais do colagénio não foram consideradas como contribuinte principais ao comportamento viscoelastic total. Mas nós temos mostrado agora que os mecanismos dissipative do tecido são activos mesmo na escala de uma única fibrila do colagénio.”

Encontrar muito interessante e inesperado do estudo é que as fibrilas do colagénio podem se tornar mais fortes e mais resistentes quando repetidamente são esticadas e deixadas para relaxar.

“Se nós repetidamente esticamos e relaxamos uma estrutura comum da engenharia, é mais provável transformar-se um devido mais fraco desgastar-se,” disse U do professor Ioannis Chasiotis de I. “Quando nossos tecidos do corpo não experimentarem em qualquer lugar perto da quantidade de esforço que nós nos aplicamos às fibrilas individuais do colagénio em nossas experiências do laboratório, nós encontramos que após ter cruzado uma tensão do ponto inicial em nossas experiências da carga do cíclico, havia um aumento claro na força da fibrila, perto tanto quanto 70 por cento.”

O DAS disse que as fibrilas elas mesmas do colagénio contribuem significativamente à dissipação e à dureza de energia observadas nos tecidos.

“O que nós encontramos é que as fibrilas individuais do colagénio são estruturas altamente dissipative do biopolymer. Deste estudo, nós sabemos agora que nosso corpo dissipa a energia a todos os níveis, para baixo aos blocos de apartamentos os menores. E as propriedades tais como a força e a dureza não são estáticas, elas podem aumentar como as fibrilas do colagénio são exercitadas,” DAS disseram.

Que é o passo seguinte? O DAS disse com esta compreensão nova das propriedades de únicas fibrilas do colagénio, cientistas pode poder projectar melhores redes sintéticas dissipative do biopolymer para o crescimento esbaforido da cura e do tecido, por exemplo, que seria biocompatible e biodegradável.

Source: https://aerospace.illinois.edu/news/collagen-nanofibrils-mammalian-tissues-get-stronger-exercise