应变诱导的胶原凝胶中的纤维排列

胶原蛋白是动物生物学中最丰富的细胞外网络形成蛋白，在天然和人工组织中都至关重要，它作为一种具有极大机械多样性的材料。这种多样性源于其几乎独特的能力，即在施加负载下重塑为各向异性和非均匀的结构。为了探索这种特性的起源，我们开发了一套分析工具和一个新颖的实验装置，该装置在一种模拟细胞在体内施加的典型变形轮廓的几何结构中探测纤维网络的机械响应。我们观察到，对于未交联和交联的胶原网络，随着施加应变的增加，纤维出现强烈的排列和致密化。这种排列被发现不可逆地印刻在未交联的胶原网络中，表明了一种在微观尺度上组织组织的简单机制。然而，交联网络显示出与未交联凝胶相似的纤维排列和相同的几何特性，但具有完全的可逆性。因此，塑性并非排列纤维所必需。相反，我们的数据表明，这种效应是纤维生物网络基本非线性特性的一部分。