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來源：倫敦國(guó)王學(xué)院（King's College London）

倫敦國(guó)王學(xué)院物理系的研究人員發(fā)現(xiàn)，膠原纖維能夠承受比先前想象的要大得多的應(yīng)變，拓寬了我們對(duì)組織力學(xué)的理解。

膠原纖維是將人和動(dòng)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(xiàn)在，膠原纖維被認(rèn)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(jìn)行探測(cè)，博士生埃米莉·加肯（Emilie Gachon）發(fā)現(xiàn)，膠原蛋白纖維很容易被拉扯高達(dá)25%，而不會(huì)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(shí)變得更硬，但在進(jìn)一步拉扯時(shí)又變得更軟。這種特殊的力學(xué)行為可以用纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來解釋，這種結(jié)構(gòu)與橡膠類材料中的結(jié)構(gòu)相似。

首席研究員帕特里克·梅斯奎達(dá)（Patrick Mesquida）博士評(píng)論道：“理解什么支配著機(jī)械行為是很重要的，因?yàn)槲覀冎浪芸赡茉诩膊』蛩ダ掀陂g發(fā)生變化。由于組織細(xì)胞依賴于膠原蛋白以某種方式工作，任何機(jī)械變化都可能進(jìn)一步損害細(xì)胞，導(dǎo)致諸如傷口愈合不良和癌癥擴(kuò)散增加等故障。因此，進(jìn)一步的研究將集中于當(dāng)纖維被多次拉伸和釋放時(shí)會(huì)發(fā)生什么，這更接近于人類或動(dòng)物組織中自然發(fā)生的情況。”

關(guān)于這項(xiàng)研究對(duì)該領(lǐng)域未來發(fā)展的影響，埃米莉進(jìn)一步評(píng)論說：“組織工程師越來越多地使用膠原蛋白作為細(xì)胞的支架，希望有一天能夠在人體外生長(zhǎng)組織。我們工作中發(fā)現(xiàn)的特性可以幫助工程師微調(diào)這些支架的特性，以促進(jìn)特定的細(xì)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(lián)。我們的數(shù)據(jù)表明，不正常的交聯(lián)水平導(dǎo)致膠原纖維的不同力學(xué)行為。跟蹤膠原纖維力學(xué)以檢測(cè)異常交聯(lián)量可能是檢測(cè)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(xué)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(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。