Mechanistic Insights into the Structural Stability of Collagen-Containing Biomaterials Such as Bones and Cartilage.
Mechanistic Insights into the Structural Stability of Collagen-Containing Biomaterials Such as Bones and Cartilage.
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DOI：
10.1021/acs.jpcb.1c01431
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发表时间：
2021-05-13
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Sinha N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tiwari N;Wi S;Mentink-Vigier F;Sinha N
各种含胶原的生物材料如骨和软骨的结构稳定性仍然是一个谜。尽管光谱学发展了几十年，但胶原蛋白与骨中的柠檬酸盐和软骨细胞外基质（ECM）中的糖胺聚糖（GAGS）在其天然状态下相互作用的详细机制是不可观察的。我们提出了一个显着的进步，以探测胶原蛋白与柠檬酸盐和GAGSin ECM的天然骨和软骨沿着与特定/非特异性的相互作用内胶原组装在纳米级水平，通过天然丰度动态核极化（DNP）为基础的固态核磁共振（ssNMR）光谱。天然骨和软骨基质内的柠檬酸盐-胶原和糖胺聚糖（GAG）-胶原之间的检测到的分子水平相互作用以及胶原组装中的其他主链和侧链相互作用是这些重要类别的生物材料的结构稳定性和其他生物力学性质的原因。
Structural stability of various collagen containing biomaterials such as bones and cartilage is still a mystery. Despite spectroscopic development of several decades, the detailed mechanism of collagen interaction with citrate in bones and glycosaminoglycans (GAGS) in cartilage extracellular matrix (ECM) in its native state is unobservable. We present a significant advancement to probe the collagen interactions with citrate and GAGSin ECM of native bone and cartilage along with specific/non-specific interactions inside collagen assembly at the nanoscopic level through natural abundance dynamic nuclear polarization (DNP) based solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) spectroscopy. The detected molecular level interactions between citrate – collagen and glycosaminoglycan (GAGs) - collagen inside the native bone and cartilage matrix and other backbone and side-chain interactions in the collagen assembly are responsible for the structural stability and other biomechanical properties of these important class of biomaterial.
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