EO

De kracht van collageen

09 april 2020 om 01:23 uur

Afhankelijk van de functie van het weefsel nemen collageennetwerken verschillende vormen aan. In dit plaatje zie je collageen opgezuiverd uit menselijk kraakbeen (links), koeienhuid (midden) en de staart van een rat (rechts).

Collageen is de lijm die ons lichaam bij elkaar houdt. Het zit in onze huid, botten, spieren, kraakbeen, gewrichtsbanden, haren, nagels – kortom, in bijna elk weefsel. Collageeneiwitten vormen op sommige plekken netwerken die heel rekbaar zijn. Maar waarom die netwerken zo elastisch zijn, was tot nu toe nog onduidelijk. Onderzoekers hebben nu ontdekt dat het aantal ‘kruispunten’ een belangrijke rol speelt. De nieuwe inzichten kunnen leiden tot betere tissue engineering. Het is daarnaast van belang voor het ontwerpen en creëren van nieuwe biomaterialen.


Collageen zit overal in ons lichaam, en hoewel het van nature enorm rekbaar is, zitten er grenzen aan die elasticiteit. "Wij doen al langer fundamenteel onderzoek naar collageen en vroegen ons af: wat maakt collageennetwerken zo rekbaar, en wat bepaalt de grens van die rekbaarheid?", zegt celbiofysica-expert Gijsje Koenderink van de TU Delft, dat het onderzoek uitvoerde in samenwerking met Amolf en Wageningen University & Research .

 

Het artikel is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

Collageen organiseert zich in ons lichaam op allerlei verschillende manieren. In pezen zijn de vezels bijvoorbeeld allemaal in dezelfde richting uitgelijnd, als een bundel touwen. "Dat is heel logisch, want pezen vangen trekkrachten op en worden dus maar in één richting belast. Andere weefsels, zoals de huid, worden in heel veel verschillende richtingen belast. Het is dan niet handig als de vezels zijn uitgelijnd." In plaats daarvan vormt collageen in de huid, net als op veel andere plekken, wanordelijke netwerken die enorm flexibel zijn en mee kunnen bewegen met de krachten die erop komen te staan.

Naast het feit dat collageennetwerken flexibeler zijn dan collageenvezels, hebben de netwerken nog een voordeel: ze kunnen grotere krachten weerstaan voordat ze kapotgaan. Collageenvezels, zoals die in pezen, kun je ongeveer twintig procent oprekken voordat ze scheuren. Collageennetwerken vervormen en bewegen mee met de kracht die erop wordt uitgeoefend. Je kunt ze tot maar liefst vijfentachtig procent oprekken voordat ze kapotgaan.

 

 

Krachten uitoefenen

Om erachter te maken wat netwerken van collageen zo sterk maakt, bestelden de onderzoekers kant-en-klare collageenmoleculen, die commercieel verkrijgbaar zijn. Onder de juiste omstandigheden, namelijk een lage temperatuur en een lage (zure) pH-waarde, kunnen collageenmoleculen worden opgelost. "Door de opgeloste moleculen weer op te warmen tot 37 graden en de pH-waarde te verhogen, vormen de moleculen spontaan vezels, die op hun beurt netwerken vormen."

 

 

Meer is niet beter

Het op die manier gemaakte collageen klemden de onderzoekers tussen twee plaatjes in, waarbij ze de bovenste heen en weer lieten bewegen om zo krachten op het weefsel uit te oefenen. Door het binnenste van het collageen met een elektronenmicroscoop in beeld te brengen, en met behulp van computersimulaties van vezelnetwerken gemaakt door onderzoekers in Wageningen, ontdekte het team wat sommige netwerken sterker maakte dan andere: het gemiddelde aantal verbindingen op de kruispunten in het netwerk. "Tot onze verbazing was het niet zo dat meer verbindingen per definitie beter was", aldus Koenderink. "Integendeel, het ideale aantal verbindingen ligt tussen de drie en de vier."

 
Achteraf zijn de bevindingen van de onderzoekers goed te verklaren: bij te veel verbindingen wordt een collageennetwerk stijf. "Dat zie je bijvoorbeeld bij littekenweefsel", zegt Koenderink. "Hoe minder verbindingen, hoe meer mogelijkheden een collageennetwerk heeft om te vervormen, en hoe meer kracht je er dus op kunt uitoefenen voordat het kapotgaat. Vandaar dat een netwerk met een relatief klein aantal verbindingen het sterkst is."

 

Gerelateerd nieuws

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Promovendus Bart Platier van de TU/e heeft een nieuwe op plasma gebaseerde productietechniek ontwikkeld voor belichtingsdiffusors, met behulp van plasma’s op lage temperatuur en onder atmosferische druk.…

Nieuw model beschrijft fouten in kwantumcomputers

Nieuw model beschrijft fouten in kwantumcomputers

In Bilbao is een universeel model ontwikkeld dat kan voorspellen hoe de aantallen topologische defecten zich verdelen in een uit-evenwicht systeem. De resultaten zijn te gebruiken in kwantumcomputers en bij onderzoek…

Deep drone acrobatiek

Deep drone acrobatiek (video)

Een aan de Universiteit van Zürich ontwikkeld navigatiealgoritme stelt drones in staat uitdagende acrobatische manoeuvres te leren. Autonome quadcopters kunnen met simulaties worden getraind om hun snelheid,…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe kleine transponderschakelaar CTM

De nieuwe CTM is heel klein en is geschikt voor elke radius vanaf slechts 15cm. Toch is het een volwaardige PL e - Cat....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

14 juli 2020, online

Hannover Messe Digital Days

Een digitaal overzicht van actuele ontwikkelingen op het gebied van industrie, energie en logistiek en...

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

Meer agendapunten »