Tropo-elastine.

Elastine is de ferroelektrische component in bindweefsel, en als zodanig presteert het zelfs beter dan synthetische ferroelektrische materialen. Maar het is te vroeg om te zeggen of dit een biologisch belangrijke eigenschap is of stom toeval, stellen Chinese onderzoekers in PNAS.

‘Ferroelektrisch’ wil zeggen dat het molecuul spontaan een dipool vormt, zonder dat daar een elektrisch veld voor nodig is. Is dat veld er echter wél, dan kan het de polarisatie laten omklappen. Er bestaan vrij veel materialen die deze eigenschap vertonen, zowel organische als anorganische, maar dat het ook in zoogdieren voorkomt is nog maar een paar jaar bekend.

Die laatste ontdekking werd gedaan door dezelfde vakgroep onder leiding van Jiangyu Li. Ze troffen de eigenschap alleen aan in de wanden van hart en bloedvaten. Dat deed al vermoeden dat elastine er iets mee te maken had, omdat dat elastische eiwit dáár het meeste voorkomt.

Maar het is ze nu pas gelukt om experimenteel te bevestigen dat dat vermoeden klopt. Voornamelijk dankzij piezoresponse force microscopy (PFM), een variant op AFM-microscopie waarbij je wisselspanning op de tip zet en de vormveranderingen van het telkens ompolende ferroëeektrische materiaal volgt.

Uit die metingen trekken de Chinezen onder meer de conclusie dat de ferroelektriciteit zit ingebakken in de molecuulstructuur. Elastinevezels zijn gecrosslinkte bundels van een eiwitbouwsteen die bekend staat als tropo-elastine. En computersimulaties suggereren dat die tropo-elastines allemaal dipolen zijn die als het ware ronddraaien binnen de (niet-kristallijne!) vezels om zichzelf met het elektrische veld op te lijnen.

Het resultaat is chemisch gezien heel apart. Ferroelekticiteit treedt gewoonlijk alleen op beneden een bepaalde overgangstemperatuur, die de Curie-temperatuur wordt genoemd. Bij elastine is die temperatuur niet te meten: het begint zo ongeveer bij 200 graden Celsius te ontleden en dan is het nog steeds ferroelektrisch. De Chinezen schatten dat de theoretische Curietemperatuur ergens bij 300 graden moet liggen, iets waar geen enkel synthetisch ferroelektrisch materiaal aan kan tippen.

Het ligt voor de hand dat het ergens goed voor is, maar het is nog volkomen onduidelijk waarvoor.

Je zou zelfs kunnen denken aan de mogelijkheid dat hier ergens de verklaring in verstopt zit van de overgevoeligheid van sommige mensen voor externe elektrische velden. In de publicatie staat daarover echter niets.

bron: University of Washington

Onderwerpen