В МГУ изучили процессы, возникающие при воздействии солей хрома на коллаген
Два неописанных ранее эффекта, которые возникают при воздействии солей хрома на коллаген, выявили физики МГУ, 27 июля сообщает пресс-служба университета.
Наиболее известной методикой химической сшивки коллагена является обработка его растворами хрома, которой на протяжении веков пользуются кожевенники (дубление кожи). Однако возникающие при этом процессе эффекты до конца еще не были изучены.
Этот пробел восполнила группа исследователей из МГУ, Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины им. академика Ю. М. Лопухина и Университета Тюбингена.
Результаты работы ученые представили в статье «Характеристика действия солей хрома на молекулы тропоколлагена и молекулярные агрегаты», опубликованной в International Journal of Biological Macromolecules.
Коллаген, являющийся самым распространенным животным белком, имеет огромное биомедицинское значение. Он входит в состав сухожилий, костей и кожи человека, а материалы на его основе используются как в медицине, например, в тканевой инженерии, так и при производстве продукции косметической, обувной и ряда других отраслей промышленности.
Коллагеновые биоматериалы в исходном состоянии неустойчивы и разлагаются в организме под воздействием протеолитических ферментов — коллагеназ. Для замедления этого процесса и придания биоматериалам на основе коллагена дополнительной прочности, применяется химическая сшивка коллагена, наиболее известной методикой которой является обработка его растворами хрома.
При этом, однако, ранее оставалось непонятным, как именно катионы хрома влияют на отдельные молекулы коллагена — тропоколлаген.
Исследование физиков МГУ с коллегами выявило два эффекта, возникающие при воздействии на коллаген солей хрома (III). Первый — значительное увеличение гибкости молекул тропоколлагена и их объединение (агрегация) в растворе. Этот эффект не зависел от использованной при этом соли хрома: был ли это ацетат хрома, хлорид хрома или нитрат хрома.
Второй эффект — одинаковое замедление протеолитического расщепления коллагена, который был предварительно обработан разными солями хрома (III).
Доцент физфака МГУ Ирина Сергеева пояснила ход исследования: «В работе использовались два взаимодополняющих метода: атомно-силовая микроскопия (АСМ) и динамическое рассеяние света (ДРС). Для объяснения обнаруженных эффектов предложена модель формирования внутри- и межмолекулярных сшивок коллагена, опосредованных катионами хрома (III)».
Ее коллега, ведущий научный сотрудник физфака МГУ Евгений Дубровин рассказал о значении выполненных командой исследований:
«Полученные результаты способствуют лучшему пониманию молекулярных механизмов, лежащих в основе процесса хромового дубления коллагеновых материалов, таких как увеличение гибкости молекул коллагена и перекрестное связывание нескольких молекул коллагена друг с другом. Комбинированный подход, сочетающий в себе АСМ-исследование молекул коллагена на поверхности модифицированного графита и ДРС-анализ растворов коллагена, представляет собой платформу для изучения влияния других факторов на конформацию и физические свойства молекул коллагена».
