Los nanofibrils mamíferos del colágeno llegan a ser más fuertes y más resistentes con ejercicio

El colágeno es el bloque hueco fundamental de músculos, de tejidos, de tendones, y de ligamentos en mamíferos. Es también ampliamente utilizado en cirugía reconstructiva y cosmética. Aunque los científicos tengan una buena comprensión sobre cómo se comporta en el tejido-nivel, algo enchavieta propiedades mecánicas del colágeno en el nanoscale todavía sigue siendo evasiva. Un estudio experimental reciente conducto por los investigadores en la Universidad de Illinois en el Urbana-Chamán, la universidad de Washington, y la Universidad de Columbia en las fibrillas del colágeno del nanoscale denunció conectado, previamente imprevisto, las razones por las que el colágeno es un material tan resistente.

Porque una fibrilla del colágeno es cerca de un millonésima de tamaño del corte transversal de un cabello humano, estudiarlo requiere el equipo igualmente pequeño. El grupo en el departamento de la ingeniería aeroespacial en U del mí diseñé los dispositivos minúsculos--Sistemas microelectromecánicos--más pequeño de un milímetro de tamaño, probar las fibrillas del colágeno.

“Usando el MEMS-tipo dispositivos para apretar las fibrillas del colágeno bajo un microscopio óptico del alto aumento, estiramos las fibrillas individuales para aprender cómo deforman y el punto en el cual se rompen,” dijo a Debashish Das, escolar postdoctoral en Illinois que trabajó en el proyecto. “También estiramos y liberamos en varias ocasiones las fibrillas para medir sus propiedades elásticos e inelásticas y cómo responden al cargamento relanzado.”

El Das explicado, “a diferencia de una goma, si usted estira el tejido humano o animal y después lo libera, el tejido no salta de nuevo a su forma original inmediatamente. Algo de la energía disparada en la tracción de ella se disipa y se pierde. Nuestros tejidos son buenos en la disipación energía-cuando están tirados y activados, disipan mucha energía sin fallar. Este comportamiento se ha sabido y se ha entendido en el tejido-nivel y se ha atribuido a resbalar nanofibrillar o a la substancia hidrofílica tipo gel entre las fibrillas del colágeno. Las fibrillas individuales del colágeno no eran consideradas como principales contribuyentes al comportamiento viscoelástico total. Pero ahora hemos mostrado que los mecanismos disipantes del tejido son activos incluso en la escala de una única fibrilla del colágeno.”

El encontrar muy interesante e inesperado del estudio es que las fibrillas del colágeno pueden llegar a ser más fuertes y más resistentes cuando se estiran y permiten en varias ocasiones para relajarse.

“Si estiramos y relajamos en varias ocasiones una estructura común de la ingeniería, es más probable vencer más débil fatigar,” dijo U de profesor Ioannis Chasiotis de I. “Mientras que nuestros tejidos de la carrocería no experimentan dondequiera cerca de la cantidad de tensión que nos aplicamos a las fibrillas individuales del colágeno en nuestros experimentos del laboratorio, encontramos que después de cruzar una deformación del umbral en nuestros experimentos del cargamento del cíclico, había un aumento sin obstrucción en la fuerza de la fibrilla, cerca tanto como el 70 por ciento.”

El Das dijo que las fibrillas ellos mismos del colágeno contribuyen importante a la disipación y a la fortaleza de energía observadas en tejidos.

“Qué encontramos es que las fibrillas individuales del colágeno son estructuras altamente disipantes del biopolímero. De este estudio, ahora sabemos que nuestra carrocería disipa energía en todos los niveles, hacia abajo a los bloques huecos más pequeños. Y las propiedades tales como fuerza y fortaleza no son estáticas, ellas pueden aumentar como se ejercitan las fibrillas del colágeno, a” Das dijeron.

¿Cuál es el paso siguiente? El Das dijo con esta nueva comprensión de las propiedades de las únicas fibrillas del colágeno, científicos puede poder diseñar mejores redes sintetizadas disipantes del biopolímero para la herida que curaban y el incremento del tejido, por ejemplo, que sería biocompatible y biodegradable.