Hierarchical self-assembly of collagen fibrils revealed by atomic force microscopy

目的:利用原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)观察胶原分子在人工模拟体液环境下在两种不同基底材料上的自组装过程.方法:将Ⅰ型原胶原溶液与人工模拟体液按比例混合,使其浓度为10μg/mL.取100 μL胶原稀释液分别滴加在新鲜剥离的云母片与盖玻片上,于30 min,1h,4h,24 h,利用AFM分别观察胶原纤维自组装形貌变化,并对24 h组装纤维进行力学检测.结果:在人工模拟体液环境下,两种基底均能诱导胶原分子组装成具有明显67-nm-D周期的胶原纤维.组装30 min后,胶原分子可以吸附在基底;1h后分子间相互叠加形成微纤维(直径约20 nm～40 nm);4 h形成纤维(直径约100 nm～182 nm);24 h形成纤维束(直径约213 nm～317 nm).与盖玻片相比,云母片更能诱导胶原纤维的有序排列.力学结果显示,纤维束在干燥条件下的弹性模量在0.2 GPa～7.8 GPa之间.结论:在没有细胞的情况下,胶原分子可以以天然的方式进行有序的自组装,且纤维的形貌依赖于组装的时间.此研究将有助于胶原类生物支架材料的研制.中国科技核心期刊(ISTIC)04195-1973