Observar los niveles de la alineación y la Organización de las estructuras de colágeno mediante microscopía de fuerza atómica de instrumentos JPK

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Los temas cubiertos

Estructura y función del colágeno
El colágeno natural formado de tejido
Depositados fibrillas de colágeno - Sustratos de Estudios de las células óseas
Las estructuras de colágeno en el hueso natural
Depositados película de colágeno para los implantes
Alineados capas de colágeno y el crecimiento celular Dirigida
Conclusiones

Estructura y función del colágeno

El colágeno es la proteína más abundante en el cuerpo humano, lo que representa alrededor del 30% de la cantidad total de proteína. El colágeno es un soporte estructural para la mayoría de los tejidos en el cuerpo como la matriz extracelular, y es particularmente abundante en el tejido conectivo. La piel, por ejemplo, es de alrededor de 75% de colágeno, el colágeno y por lo tanto tiene un papel vital en muchos procesos como la cicatrización de heridas. La producción de colágeno o la mineralización son la base para la formación de cartílagos, tendones o huesos. Las células de todos los demás tejidos del cuerpo están rodeadas por estructuras más finas de colágeno a través de la matriz extracelular, por lo que el colágeno tiene un papel fundamental también en la proliferación celular, la migración y la diferenciación.

El colágeno es una familia de alrededor de 20 proteínas relacionadas, que forman triple hélice a través de tres cadenas de polipéptidos bobinado alrededor de la otra en una estructura de tipo cuerda. Estos tres cadena de tamaño nanométrico protofibrillas pueden unirse para formar diferentes tipos de estructuras de alto nivel. Las fibras de colágeno dura formada por colágeno tipo 1 da tendones o los ligamentos de su resistencia a la tracción, pero otros tipos de colágeno de forma más pequeño, o más estructuras ramificadas en la matriz extracelular. El colágeno participa en la estructura o la función de muchos tejidos, así que hay muchas enfermedades asociadas con el mal funcionamiento del colágeno. Un defecto genético llamado síndrome de Alport afectan colágeno tipo IV, por ejemplo, produce un mal funcionamiento de los glomérulos en los riñones, así como problemas de la vista y el oído, y por lo general conduce a la insuficiencia renal.

La estructura de las fibrillas de colágeno de tipo 1 se dibuja de forma esquemática en la Figura 1. Tres cadenas de polipéptidos de viento para formar una estructura helicoidal rígida. Estas moléculas de colágeno se alinean a lo largo del eje de la hélice y el grupo como un conjunto para formar las fibrillas de colágeno. Estas fibrillas de colágeno también puede alinear lateralmente para formar paquetes en un orden superior de la estructura y composición de los duros del tamaño de micrones fibras de colágeno en los ligamentos. Un rasgo característico de las fibrillas de colágeno es su estructura de bandas. El diámetro de las fibrillas de cambios poco a lo largo de la longitud, con una alta reproducibilidad D-banda de repetición de aproximadamente 67nm.

Figura 1. Diagrama esquemático de la estructura de tipo I de colágeno fibrilar. Las moléculas de colágeno forma helicoidal de tres cadenas de polipéptidos, y estos asociados lateralmente para formar fibrillas de colágeno con una estructura de bandas característico.

Aparte de su función natural en el cuerpo, el colágeno se ha utilizado también en aplicaciones técnicas y médicas como una superficie modelo fisiológico para el cultivo celular, la biocompatibilidad de implantes y el crecimiento dirigido de células.

El colágeno natural formado de tejido

El clásico de bandas de estructuras fibrilares se puede ver claramente en el colágeno de la cola de rata, lo que demuestra el alto grado de estructura y regularidad posible en las fibras de colágeno. La figura 2 muestra la altura y las imágenes verticales desviación de las fibras de colágeno de cola de rata, de un área de 2 x 2 micras de exploración. En esta imagen, muchas de las fibras son paralelas entre sí, aunque algunos se cruzaron en la esquina inferior izquierda. La imagen de corte transversal muestra una sección a lo largo del eje de la fibra central. Los marcadores de color rojo son 1.345 nm de distancia, lo que corresponde a 20 bandas D-repite. Esto da un valor para esta muestra de 67,3 nm para el período de repetición. Los cambios en el período de repetición debido a varias mutaciones pueden ser importantes para medir con precisión.

Figura 2. Altura y las imágenes verticales desviación de un 2 x 2 micras área de exploración en una muestra de rata colágeno cola. La sección transversal muestra 20 repeticiones de la D-bandas período marcado con líneas rojas, dando un promedio de 67,3 nm.