Brandwondenslachtoffers en andere mensen die last hebben van beschadigd of verouderd weefsel worden vaak behandeld met kweekhuid. Een probleem van die kweekhuid kan zijn dat littekens achterblijven. Onderzoekers van de TU Delft, AMOLF en Wageningen University & Research hebben een manier gevonden om dat te verminderen.
Een centrale rol in het onderzoek spelen zogeheten collageennetwerken. Dat zijn eiwitten die overal in het lichaam als een soort lijm ons lichaam bij elkaar houden. Op sommige plekken, onder meer in de huid, vormen de collageeneiwitten netwerken die heel rekbaar zijn. Maar waarom die netwerken zo elastisch zijn, was tot nu toe nog onduidelijk.
De onderzoekers hebben nu ontdekt dat het aantal ‘kruispunten’ een belangrijke rol speelt. Tussen de drie en vier verbindingen per kruispunt is ideaal. Meer verbindingen maakt de collageennetwerken juist minder rekbaar. “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.
Kant-en-klare moleculen
Om daarachter te komen, bestelden de onderzoekers kant-en-klare collageenmoleculen. Onder de juiste omstandigheden kunnen die moleculen 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”, legt Koenderink uit.
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. Wat het team ontdekte was dat het gemiddelde aantal verbindingen op de kruispunten in het netwerk doorslaggevend was voor de sterkte.
“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.”
3 tot 4 verbindingen perfect
Achteraf is dat 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 kapot gaat. Vandaar dat een netwerk met een relatief klein aantal verbindingen het sterkst is.”
Begrip van de mechanica van levende weefsels kan volgens de TU Delft leiden tot betere tissue engineering, bijvoorbeeld in het ontwikkelen van kweekhuid voor brandwondenslachtoffers. Het is daarnaast van belang voor het ontwerpen en creëren van nieuwe biomaterialen. Dat zijn door de natuur geïnspireerde materialen die eigenschappen hebben van levende weefsels. Koenderink: “Denk aan afbreekbare, plastic-achtige materialen, verpakkingen die van kleur veranderen als er teveel druk op komt te staan, of materialen die zichzelf herstellen wanneer ze beschadigd zijn. Ik denk dat we de komende jaren steeds meer van dit soort bijzondere materialen gaan zien.”
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
