Pais: Países bajos

Fecha: 04 de Mayo del 2020

El número de conexiones determina la fuerza del colágeno por WUR, Países bajos

El colágeno, el pegamento que contiene nuestros cuerpos, se puede encontrar en casi todos los tejidos de nuestro cuerpo. En algunos lugares, por ejemplo en la piel, las proteínas de colágeno forman redes fibrosas que son muy elásticas. Pero por qué estas redes son tan elásticas hasta ahora no ha sido claro. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft, AMOLF y Wageningen University & Research han descubierto que el número de "intersecciones" juega un papel importante. Entre tres y cuatro conexiones de fibra por intersección es ideal. De hecho, más conexiones hacen que las redes de colágeno sean menos elásticas. Los nuevos conocimientos se pueden usar, entre otras cosas, para reparar el tejido dañado o envejecido, como el cartílago o la piel, y para cultivar tejido nuevo para las víctimas de quemaduras. Redes desordenadas El colágeno se organiza de muchas maneras diferentes. En los tendones, por ejemplo, todas las fibras están alineadas en la misma dirección, como un haz de cuerdas. "Esto es muy lógico, porque los tendones absorben las fuerzas de tracción y, por lo tanto, solo se tensan en una dirección", explica Koenderink. "Otras telas, como la piel, se tensan en muchas direcciones diferentes. En tales casos, sería desastroso si las fibras se alinearan en una dirección". En cambio, el colágeno en la piel, como en muchos otros lugares, forma redes desordenadas que son enormemente flexibles y pueden moverse con las fuerzas a las que están sujetas. Además del hecho de que las redes de colágeno son más flexibles que las fibras de colágeno, las redes tienen otra ventaja: pueden resistir mayores fuerzas antes de que se rompan. "Las fibras de colágeno, como las de los tendones, se pueden estirar solo un veinte por ciento antes de que se rompan", dice Koenderink. "Las redes de colágeno, por otro lado, se deforman y se mueven con la fuerza que se les aplica. Puede estirarlos hasta el ochenta y cinco por ciento antes de que se rompan ". La ruptura de una red de colágeno puede sonar como un concepto abstracto. Pero cualquiera que alguna vez se haya roto un hueso, se haya roto un músculo o se haya cortado un hueso. dedo ha tenido experiencia con eso. Las redes con menos conexiones son más fuertes Jasper van der Gucht, profesor de Química Física y Materia Suave Aplicando fuerzas Para descubrir qué hace que las redes de colágeno sean tan fuertes, los investigadores utilizaron moléculas de colágeno listas para usar, que están disponibles comercialmente. En las condiciones adecuadas, es decir, una temperatura baja y un valor de pH (ácido) bajo, las moléculas de colágeno se pueden disolver. "Al recalentar las moléculas disueltas a 37 grados Celsius y aumentar el valor del pH, las moléculas forman fibras espontáneamente, que a su vez forman redes", explica Koenderink. Wageningen simulaciones por computadora Los investigadores confinaron el colágeno así creado entre dos placas, moviendo la superior hacia adelante y hacia atrás para ejercer fuerzas sobre el tejido. Tomaron imágenes del interior del colágeno con un microscopio electrónico. La investigadora Simone Dussie del Grupo de Química Física y Materia Suave de la Universidad e Investigación de Wageningen luego utilizó simulaciones por computadora de redes de fibra hechas. El equipo descubrió lo que hacía que algunas redes fueran más fuertes que otras: el número promedio de conexiones en las intersecciones de la red. Estos resultados son importantes para el diseño y la creación de nuevos biomateriales. Simone Dussi hizo el trabajo en simulaciones por computadora que dan una interpretación de los resultados experimentales, prof. Jasper van der Gucht agrega. "Estos mostraron que la fuerza de las redes está correlacionada con el número de conexiones entre las fibras de colágeno: las redes con menos conexiones son más fuertes". El número ideal de conexiones resultó ser entre tres y cuatro. Ingeniería de tejidos En retrospectiva, los hallazgos de los investigadores son fáciles de explicar: si hay demasiadas conexiones, las redes de colágeno se vuelven rígidas. "Se puede ver eso en el tejido cicatricial, por ejemplo", dice Koenderink. "Cuantas menos conexiones, más fácil y más puede deformar una red de colágeno antes de que se rompa. Es por eso que las redes con un número relativamente pequeño de conexiones son las más fuertes". Comprender la mecánica de los tejidos vivos puede conducir a una mejor ingeniería de tejidos, por ejemplo, en el desarrollo de una piel mejor cultivada para las víctimas de quemaduras. También es importante para el diseño y la creación de nuevos biomateriales. Estos son materiales inspirados en la naturaleza que poseen propiedades de tejidos vivos. Koenderink: "Piense en materiales biodegradables, plásticos, envases que cambian de color cuando se le aplica demasiada presión, o materiales que se reparan a sí mismos cuando se dañan. Creo que en los próximos años veremos más y más de estos tipos de materiales especiales ". Traducido del inglés Ver nota