Nieuws

Hyaluronzuur knijpt in collageen

Arjen Dijkgraaf |
Geneeskunde & Immunologie, Materialen & Coatings, Organische chemie

De natuur gebruikt hyaluronzuur om de stijfheid van weefsels zoals huid, spieren en kraakbeen in te stellen. Ook de overige visco-elastische eigenschappen worden bepaald door het hyaluronzuurgehalte, schrijven onderzoekers van het FOM-instituut Amolf en Wageningen Universiteit in Nature Physics.

Uiteraard had de cosmetica-industrie allang een vermoeden in die richting, gezien de hoeveelheid reclame die ze maakt voor hyaluronzuurhoudende producten. Maar als ze al enig idee had van de fysische achtergronden, heeft ze dat uitstekend verborgen gehouden

Hyaluronzuur of hyaluronan is een polysaccharide, om precies te zijn een glycosaminoglycaan, dat een grote hoeveelheid watermoleculen kan vasthouden. Het is een van de belangrijkste componenten van dierlijk weefsel dat in feite bestaat uit twee door elkaar gevlochten netwerken: een van collageen-eiwitvezels (blauw, in de illustratie) die zorgen voor de mechanische sterkte, en een van hyaluronzuurketens (rood).

Typerend voor zulke weefsels is dat ze soepel zijn wanneer je ze een beetje belast, maar verstijven zodra je harder trekt. Al eerder werd vastgesteld dat collageennetwerken zich inderdaad zo gedragen. Maar de bijdrage van het hyaluronzuurnetwerk bleef onduidelijk.

Amolf-onderzoeker Gijsje Koenderink en promovendus Federica Burla hebben dit nu voor het eerst grondig experimenteel uitgezocht. Om te beginnen keken ze naar de afzonderlijke netwerken en stelden vast dat daar reologisch een groot verschil in zit. Collageen bestaat uit vezels: je kunt het netwerk een klein stukje uitrekken maar zodra je alle vezels ongeveer parallel hebt getrokken is de rek er abrupt uit. Hyaluronzuurmoleculen zijn veel flexibeler en dat netwerk kun je veel verder oprekken voordat de elasticiteit verdwijnt.

Kweek je beide netwerken door elkaar, dan blijken de resulterende eigenschappen echter anders dan de som der delen. Als je voorzichtig trekt is de combinatie veel stugger dan je zou verwachten. Maar wanneer je de rekkracht opvoert duurt het langer eer het materiaal begint te verstijven, en ook langer tot het helemaal verstijfd is. Hoe meer hyaluronzuur je toevoegt, hoe sterker dit effect wordt.

Metingen suggereren dat het ligt aan de manier waarop het hyaluronzuurnetwerk zich vormt. Daarbij werken twee krachten tegen elkaar in: polymeerketens hebben de neiging zich samen te trekken om hun entropie te maximaliseren, maar in dit geval zijn de ketens tevens elektrostatisch geladen en stoten ze elkaar af. In het begin overheerst die laatste kracht en zie je de hyaluronzuurmatrix zwellen, maar naarmate het aantal crosslinks tussen de ketens toeneemt krimpt het netwerk weer en probeert uit te komen op een kleiner volume dan bij de start. De collageenvezels raken er tussen klem en eindigen onder voortdurende mechanische belasting. En de combinatie van die ingebakken ‛stress’ en de elasticiteit van het hyaluronzuurnetwerk levert het gedrag op dat je experimenteel waarneemt.

In Wageningen hebben Jasper van der Gucht en zijn promovendus Justin Tauber het op de computer gesimuleerd. Hun conclusie luidt dat het theoretisch uitstekend kan kloppen. Kennelijk stelt de natuur zo de elasticiteit van weefsels in zonder te hoeven overschakelen op afwijkende moleculen: hoe meer hyaluronzuur, hoe stugger.

Of hyaluronzuur uit cosmetica diep genoeg doordringt in de huid om hierbij enig merkbaar verschil te kunnen maken, is een interessante vraag.

bron: Amolf, Nature Physics

Deel deze pagina
Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven