利用AFM研究環境因素誘導的膠原的聚集不同環境條件下膠原的聚集態結構也是研究的一個熱點,因為它與膠原材料的性能相關,對于理解鞣制機理也有重要意義。
利用AFM研究不同來源的膠原在不同濃度、不同pH條件下的聚集行為,國內外已有較多報道。Chernoff等應用AFM觀察到胃蛋白酶法提取的牛皮膠原在pH值為7.4的磷酸鹽緩沖液中,濃度為0.11mg/mL時,吸附在云母片上可形成D周期為70nm的原纖維,同時形成一些小纖維;用0.012mol/L的鹽酸溶液做溶劑在pH=3時,觀察到低聚纖維呈網狀吸附在云母片上。王小燕等人研究不同來源的Ⅰ型膠原聚集行為,通過圖像并結合平均粗糙度的計算,說明在高濃度時,來源不同的膠原纖維聚集形態有較大差異。
利用AFM檢測溫度、剪切力、紫外、超聲波等因素對膠原的影響方面也有較多報道。王香梅等研究溫度對酶解法提取的牛膠原聚集態的影響,AFM測試表明,40℃時牛膠原分子由螺旋結構的長鏈斷裂為小鏈段和一些小碎片。Li等對比胃蛋白酶法提取的牛跟腱膠原與超聲波結合胃蛋白酶法提取的膠原形態,二者均保持典型的膠原纖維結構,從這個角度說明低頻率(40kHz,120W)的超聲波不會導致膠原變性。AFM可用于離子、乙醇、表面活性劑等其它物質與膠原相互作用調控膠原組裝行為的研究。Grant等利用AFM系統研究了溶劑環境中的水分、一價鹽以及乙醇等,會導致牛跟腱膠原纖維的彈性模量從2MPa到200MPa的變化。這一結果表明:膠原分子間有多種相互作用力影響著膠原纖維的彈性模量,包括水合作用、氫鍵、離子鍵或者疏水作用等,通過調節這些作用力的強弱,即可調節纖維的彈性模量。Loo等利用AFM研究了K+調控膠原在云母表面的組裝行為,隨著K+濃度的提高,膠原纖維逐漸聚集成為有序結構。
本課題組研究了Cr3+/COO-絡合作用誘導明膠稀溶液的聚集情況,利用AFM觀察到明膠聚集的分形結構,并計算出分維,以推測聚集過程的動力學機理;而在研究原花青素與膠原的相互作用時,發現由于氫鍵作用膠原細纖維聚集成網絡結構,聚集后的纖維直徑約20~50nm。