Molekularstruktur und mechanisches Verhalten von Kollagen

An Kollagenfasern aus Rattenschwanzsehnen unterschiedlichen Alters wurden kom- binierte mechanische und roentgenographische Messungen durchgefuhrt. Zeitabhangige molekulare Umordnungen wurden mit Hilfe der Synchrotronstrahlung registriert und dabei gefunden, dass I. die Lage des 670 A Langperioden- sowie des 2.86 A Reflexes sich beim Dehnen der nativ feuchten Fasern zu hoeheren Werten verschieben, 2. die hieraus ermittelte Langung der Dreierschrauben bis zu 4 /, betragt, 3. diese Langung nach Entspannung der Faser reversibel und somit elastisch ist und 4. die Langperiodenanderung nicht durchgehend proportional dem Verstreckungs- grad der Probe folgt, sondern dass diese Abhangigkeit mit dem von BowrTZ et al. (1975) beobachteten biphasischen Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Kollagen in Zusammen- hang steht. An Hand der Messungen unter Einsatz der Synchrotronstrahlung sowie der mit konventionellen Roentgenanlagen ermittelten Daten wird ein Kollagenmodell unterstutzt (TuRP et al., 1974), das davon ausgeht, dass die Kollagenfibrillen in eine Matrix aus hochmolekularen Eiweisszuckern eingebettet sind, die viskoelastische Eigenschaften be- sitzt und bei kleinen Dehnungen die Kraftubertragung zwischen den Fibrillen uber- nimmt. Mit Hilfe dieses Modells wird weiter der Versuch unternommen, die Ergebnisse der mechanischen Messungen zu interpretieren. Es wird ferner das mechanische Verhal- ten der Kollagenfasern mit dem von mathematischen Modellen verglichen, wodurch es in bestimmten Fallen gelingt, die mechanischen Eigenschaften durch einfache Parameter und Zustandsgleichungen zu charakterisieren. Es wird nachgewiesen, dass der mit zunehmendem Alter des Kollagens ansteigende Vernetzungsgrad einen konstanten Wert erreicht und den jeweiligen funktionsmechani- schen Erfordernissen angepasst sein durfte.