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新聞資訊

來源:倫敦國王學院(King's College London)

倫敦國王學院物理系的研究人員發現,膠原纖維能夠承受比先前想象的要大得多的應變,拓寬了我們對組織力學的理解。

膠原纖維是將人和動物組織連接在一起的微觀“繩索”,沒有這些繩索,皮膚和肌腱等組織將解體,骨骼將變得極其脆弱。直到現在,膠原纖維被認為幾乎是不可拉伸的,其作用更像是鋼索而不是蹦極繩。

使用一種新的方法,將纖維沉積在柔性箔上,然后用原子力顯微鏡進行探測,博士生埃米莉·加肯(Emilie Gachon)發現,膠原蛋白纖維很容易被拉扯高達25%,而不會斷裂,甚至沒有任何損壞的跡象。她還觀察到,纖維在第一次拉扯時變得更硬,但在進一步拉扯時又變得更軟。這種特殊的力學行為可以用纖維的內部結構來解釋,這種結構與橡膠類材料中的結構相似。

首席研究員帕特里克·梅斯奎達(Patrick Mesquida)博士評論道:“理解什么支配著機械行為是很重要的,因為我們知道它很可能在疾病或衰老期間發生變化。由于組織細胞依賴于膠原蛋白以某種方式工作,任何機械變化都可能進一步損害細胞,導致諸如傷口愈合不良和癌癥擴散增加等故障。因此,進一步的研究將集中于當纖維被多次拉伸和釋放時會發生什么,這更接近于人類或動物組織中自然發生的情況。”

關于這項研究對該領域未來發展的影響,埃米莉進一步評論說:“組織工程師越來越多地使用膠原蛋白作為細胞的支架,希望有一天能夠在人體外生長組織。我們工作中發現的特性可以幫助工程師微調這些支架的特性,以促進特定的細胞行為。此外,我們知道膠原纖維在糖尿病等疾病中高度交聯。我們的數據表明,不正常的交聯水平導致膠原纖維的不同力學行為。跟蹤膠原纖維力學以檢測異常交聯量可能是檢測早期糖尿病的一種方法。”

更多信息:Emilie Gachon et al. Stretching Single Collagen Fibrils Reveals Nonlinear Mechanical Behavior, Biophysical Journal (2020). DOI: 10.1016/j.bpj.2020.01.038

期刊信息:生物物理學雜志(Biophysical Journal)

原文鏈接:https://phys.org/news/2020-03-collagen-strain-previously.html

聲明:本文由 Newfellow 編譯,中文內容僅供參考,一切內容以英文原版為準。


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