Międzynarodowy zespół naukowców, kierowany przez badaczy z Uniwersytetu w Hiroszimie, odkrył sposób na wykrywanie uszkodzeń skóry na etapie, w którym są one jeszcze niewidoczne dla tradycyjnych metod obrazowania. Wyniki badań, opublikowane 16 lipca 2026 roku w czasopiśmie ACS Nano, wskazują, że kluczowe zmiany w strukturze kolagenu zachodzą znacznie wcześniej, niż przypuszczano.
Niewidzialna degradacja kolagenu
Kolagen jest głównym białkiem strukturalnym skóry, tworzącym skomplikowaną sieć, która zapewnia tkankom wytrzymałość i elastyczność. Jego budowa jest hierarchiczna: pojedyncze cząsteczki łączą się w większe pęczki, tworząc włókna wspierające skórę. Tradycyjne techniki diagnostyczne skupiają się na wykrywaniu widocznych oznak degradacji, takich jak ścieńczenie, pęknięcia czy przerwanie ciągłości włókien. Problem polega na tym, że te zmiany są objawami zaawansowanego procesu niszczenia tkanki.
Nowe badania dowodzą, że kolagen może tracić swoją wewnętrzną organizację molekularną, podczas gdy sieć włókien wciąż wygląda na nienaruszoną. Naukowcy porównują to do analizy książki: tradycyjne metody pozwalają dostrzec stan kartek, ale nie zauważają, że układ słów i zdań wewnątrz tekstu uległ zmianie.
Jednym ze sposobów myślenia o naszych odkryciach jest uznanie, że konwencjonalne metody obrazowania pokazują cegły struktury kolagenowej, ale mogą pomijać subtelne zmiany w sposobie ich ułożenia. To podobne do wykrywania zmian w układzie słów i zdań w książce, zanim jakiekolwiek strony będą wyglądały na uszkodzone lub brakujące – wyjaśnia Ali Haider, główny autor badania.
Chiralność jako wskaźnik zdrowia tkanki
Kluczem do odkrycia była analiza tzw. chiralności, czyli „skrętności” cząsteczek. Wiele struktur biologicznych posiada preferowaną orientację przestrzenną, podobnie jak ludzkie dłonie, które są swoimi lustrzanymi odbiciami, ale nie można ich na siebie nałożyć. Kolagen wykazuje taką zorganizowaną skrętność zarówno na poziomie molekularnym, jak i w większych strukturach.
Aby zbadać to zjawisko, zespół wykorzystał zaawansowane techniki optyczne, w tym spektroskopię chiroptyczną, która analizuje interakcję cząsteczek ze światłem spolaryzowanym. Łącząc obrazowanie z metodami takimi jak SR-VUVCD (synchrotronowe próżniowe nadfioletowe dichroizm kołowy) oraz MultiD-QCL-VCD (wielowymiarowy kwantowy laser kaskadowy z dichroizmem wibracyjnym), badacze mogli precyzyjnie zmierzyć ilość kolagenu oraz spójność jego struktury w tym samym fragmencie tkanki.
Ilość nie oznacza jakości
Analiza wykazała wyraźną rozbieżność między ilością kolagenu a jakością jego organizacji. Próbki tkanki zachowywały niemal niezmienioną zawartość białka, mimo że spójność ich nadcząsteczkowej chiralności uległa znacznemu pogorszeniu. Oznacza to, że ocena stanu skóry oparta wyłącznie na ilości kolagenu jest niepełna.
Naukowcy podkreślają, że kolagen należy postrzegać jako materiał hierarchiczny, którego funkcjonalność zależy od organizacji na wielu poziomach. Zrozumienie tych procesów może w przyszłości pozwolić na:
- Wcześniejszą diagnostykę degradacji tkanek, zanim uszkodzenia staną się nieodwracalne.
- Lepsze monitorowanie procesów gojenia się ran.
- Projektowanie bardziej zaawansowanych biomateriałów, które lepiej naśladują naturalną strukturę skóry.
Badania te stanowią fundament pod stworzenie szerszego systemu diagnostycznego, który połączy wiedzę o chiralności molekularnej z architekturą tkanek na dużą skalę. W projekcie wzięli udział specjaliści z Japonii, Niemiec, Stanów Zjednoczonych oraz Wielkiej Brytanii, reprezentujący m.in. Uniwersytet w Hiroszimie, Instytut Maxa Plancka oraz Georgia Institute of Technology.
