Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα έχει αναπτύξει μια τεχνική που μπορεί να αποκαλύψει πολύ πρώιμες αλλαγές στο κολλαγόνο στο ανθρώπινο δέρμα, πολύ πριν η βλάβη είναι ορατή με τη συμβατική απεικόνιση.
Αποτελέσματα, δημοσιευμένα ACS Nano στις 16 Ιουλίου 2026 υποδηλώνει ότι το κολλαγόνο αρχίζει να χάνει την ακριβή μοριακή του οργάνωση πριν οι ίνες του γίνουν λεπτές, κατακερματισμένες ή αποσυνδεόμενες. Με άλλα λόγια, ο ιστός του δέρματος μπορεί να παραμείνει δομικά άθικτος ακόμα και μετά την έναρξη σημαντικών αλλαγών σε βαθύτερα επίπεδα.
Κρυφή βλάβη στο κολλαγόνο του δέρματος
Το κολλαγόνο είναι η κύρια δομική πρωτεΐνη του δέρματος. Σχηματίζει ένα πολύπλοκο δίκτυο που βοηθά τον ιστό να είναι δυνατός, εύκαμπτος και ανθεκτικός στο σωματικό στρες.
Η σύνθεσή του οργανώνεται σε διαφορετικές κλίμακες. Τα μεμονωμένα μόρια ενώνονται σε μεγαλύτερες δέσμες, οι οποίες σχηματίζουν τις ίνες που υποστηρίζουν το δέρμα. Λόγω αυτής της πολυεπίπεδης διάταξης, το κολλαγόνο περιγράφεται ως ένα ιεραρχικό υλικό.
Οι περισσότερες παραδοσιακές μέθοδοι απεικόνισης επικεντρώνονται στις ορατές ιδιότητες αυτού του δικτύου. Μπορούν να ανιχνεύσουν ίνες που έχουν αραιώσει, σπάσει ή έχουν χάσει τις συνδέσεις τους. Ωστόσο, αυτές οι αλλαγές τείνουν να εμφανίζονται σχετικά αργά στη διαδικασία αναδιαμόρφωσης.
Νέα έρευνα δείχνει ότι το κολλαγόνο μπορεί να χάσει την υποκείμενη δομική του τάξη ενώ το δίκτυο ορατών ινών εξακολουθεί να εμφανίζεται σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητο.
«Ένας τρόπος για να σκεφτούμε τα αποτελέσματά μας είναι ότι οι συμβατικές μέθοδοι απεικόνισης μπορούν να δείξουν τα «τούβλα» μιας δομής κολλαγόνου, αλλά μπορεί να χάνουν ανεπαίσθητες αλλαγές στον τρόπο διάταξης αυτών των τούβλων», δήλωσε ο Ali Haider, πρώτος συγγραφέας της μελέτης και πτυχιούχος ερευνητής στο International Institute for Sustainability του Πανεπιστημίου της Χιροσίμα με Knotted Chirals-SKM.2) “Είναι σαν να εντοπίζεις αλλαγές στη διάταξη των λέξεων και των προτάσεων σε ένα βιβλίο πριν καταστραφεί ή λείπει μια σελίδα.”
Προσδιορισμός της δομικής χεριάς του κολλαγόνου
Για να ανιχνεύσουν αυτές τις κρυφές αλλαγές, οι ερευνητές συνδύασαν την προηγμένη οπτική απεικόνιση με τη χειροπτική φασματοσκοπία.
Οι χειροπτικές μέθοδοι εξετάζουν πώς αλληλεπιδρούν τα μόρια με το πολωμένο φως. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμα για τη μελέτη της χειρομορφίας, μια ιδιότητα που μερικές φορές περιγράφεται ως δομική ευαισθησία. Όπως το αριστερό και το δεξί χέρι ενός ατόμου είναι κατοπτρικά είδωλα το ένα του άλλου, αλλά δεν μπορούν να τοποθετηθούν τέλεια, πολλές βιολογικές δομές έχουν έναν προτιμώμενο προσανατολισμό.
Το κολλαγόνο έχει αυτό το είδος οργανωτικού χεριού τόσο σε μοριακό όσο και σε μακροδομικό επίπεδο. Όταν αυτός ο οργανισμός αρχίζει να υποβαθμίζεται, ο ιστός μπορεί να χάσει σημαντικές λειτουργικές ιδιότητες ακόμα κι αν η συνολική περιεκτικότητά του σε κολλαγόνο παραμένει αμετάβλητη.
Η ομάδα χρησιμοποίησε κυκλικό διχρωμισμό ακτινοβολίας σύγχροτρον κενού-υπεριώδους (SR-VUVCD) και πολυδιάστατο δονητικό κυκλικό διχρωμία λέιζερ με κβαντικό καταρράκτη (MULTD-QCL-VCD). Συνδυάζοντας αυτές τις μεθόδους με απεικόνιση, οι ερευνητές μπόρεσαν να μετρήσουν την αφθονία και τη δομική συνοχή του κολλαγόνου στο ίδιο τμήμα του ιστού.
Το κολλαγόνο μπορεί να παραμείνει ακόμα και αν η σειρά του εξαφανιστεί
Η ανάλυση αποκάλυψε έναν σαφή διαχωρισμό μεταξύ της ποσότητας του κολλαγόνου και της ποιότητας της οργάνωσής του.
Τα δείγματα ιστού διατήρησαν μεγάλο μέρος της συνολικής περιεκτικότητας σε κολλαγόνο και της επιφανειακής τους κάλυψης, ακόμη και μετά την ουσιαστική υποβάθμιση της συνοχής της υπερμοριακής χειρομορφίας τους. Αυτό σημαίνει ότι η μέτρηση μόνο της ποσότητας κολλαγόνου που υπάρχει μπορεί να παρέχει μια ελλιπή εικόνα της υγείας των ιστών.
Ένα δείγμα μπορεί να περιέχει ακόμα πολύ κολλαγόνο όταν η εσωτερική αρχιτεκτονική της πρωτεΐνης έχει ήδη διασπαστεί.
«Το κύριο μήνυμα αυτής της εργασίας είναι ότι το κολλαγόνο δεν πρέπει να θεωρείται απλώς ως ένα δίκτυο ορατών ινών αλλά ως ένα ιεραρχικό υλικό του οποίου η λειτουργία εξαρτάται από την οργάνωση σε πολλαπλές κλίμακες μήκους», δήλωσε ο Katsuya Inoue, καθηγητής στο WPI-SKCM.2 ο οποίος είναι ένας από τους αντίστοιχους συγγραφείς της μελέτης. «Η μελέτη μας δείχνει ότι οι προηγμένες μέθοδοι συσχέτισης μπορούν να αποκαλύψουν αλλαγές σε αυτούς τους κρυφούς συσχετισμούς που δεν είναι εμφανείς μόνο από τη μορφολογία».
Ενδείξεις πριν από τη βλάβη των ιστών
Οι ερευνητές ελπίζουν να δημιουργήσουν τελικά ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο που θα συνδέει τη μοριακή χειραλικότητα, την υπερμοριακή οργάνωση και τη μεγάλης κλίμακας αρχιτεκτονική του ιστού.
Ένα τέτοιο σύστημα θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να εκτιμήσουν την ακεραιότητα των ιστών προτού η μεγάλη δομική βλάβη γίνει μη αναστρέψιμη. Μπορεί επίσης να παρέχει νέες γνώσεις για την επούλωση πληγών, τις ιατρικές θεραπείες και το σχεδιασμό βιοϋλικών που μιμούνται ή αλληλεπιδρούν με βιολογικούς ιστούς.
Αντί να περιμένουν έως ότου οι ίνες κολλαγόνου αραιωθούν ή κατακερματιστούν ορατά, οι μελλοντικοί ερευνητές μπορεί να είναι σε θέση να ανιχνεύσουν πρώιμα προειδοποιητικά σημάδια εξετάζοντας πώς είναι τακτοποιημένα τα μόρια.
Μια διεθνής ερευνητική συνεργασία
Οι Ali Haider, Yusuke Kochi, Andrew K. Schulz, Kuya Awama, Aiko Sada, Hisako Sato, Elisabetta Matsumoto, Malcolm Kadodwala, Koichi Matsuo και Katsuya Inoue διεξήγαγαν τη μελέτη.
Οι ερευνητές εκπροσωπούν το Πανεπιστήμιο της Χιροσίμα (WPI-SKCM², Graduate School of Advanced Science and Engineering, Chirality Research Centre and Research Institute for Synchrotron Radiation Science), Max Planck Institute for Intelligent Systems, Kyushu University, Kumamoto University, Ehime University, Georgia Institute of Technology και Gallus University.
Η συνεργασία συγκέντρωσε ειδικούς από την Ιαπωνία, τη Γερμανία, τις Ηνωμένες Πολιτείες και το Ηνωμένο Βασίλειο.
Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από το WPI-SKCM2Institut Henri Poincare, LabEx CARMIN και το Ίδρυμα Alexander von Humboldt.
