由广岛大学领导的国际研究团队开发了一种技术，可以揭示人类皮肤胶原蛋白的极早期变化，远在损伤在传统成像下变得可见之前。这项研究的发现发表于2026年7月16日的《ACS Nano》，表明胶原蛋白在其纤维变得更薄、碎裂或失去连接之前就开始失去精确的分子组织。换句话说，皮肤组织在其更深层次的结构发生重要变化后，可能在结构上看起来仍然完好无损。 隐藏在皮肤胶原蛋白内的损伤 胶原蛋白是皮肤的主要结构蛋白。它形成一个复杂的网络，有助于组织保持强韧、柔韧并抵抗物理压力。其结构在多个尺度上都有组织。单个分子组装成更大的束，然后形成支撑皮肤的纤维。由于这种分层排列，胶原蛋白被描述为一种分层材料。大多数传统成像方法集中于该网络的可见特征。它们可以检测到变薄、断裂或失去连接的纤维。然而，这些变化往往在重塑过程中比较晚才出现。新的研究表明，胶原蛋白在其可见的纤维网络看起来仍然基本 unchanged 期间，就可以失去其潜在的结构秩序。 研究的第一作者、广岛大学国际可持续发展研究所（WPI-SKCM 2）的研究生Ali Haider表示：“我们研究成果的一个思路是，传统成像方法可以显示胶原结构的'砖块'，但它们可能会忽视这些砖块排列的微妙变化。就像在书中检测字词和句子排列的变化，而未看到任何页面受损或缺失。” 检测胶原蛋白的结构手性 为了识别这些隐藏变化，研究人员结合了先进的光学成像和手性光谱技术。手性光谱方法研究分子如何与偏振光相互作用。它们在研究手性时尤其有用，手性有时被描述为结构手性。就像一个人的左右手相互镜像但不能完美重叠一样，许多生物结构有一个优先的方向。在分子和更大结构层面上，胶原蛋白具有这种有组织的手性。当这种组织开始退化时，即使胶原蛋白的总体含量保持不变，组织也可能失去重要的功能特性。研究团队使用同步辐射真空紫外圆二色性（SR-VUVCD）和多维量子级联激光振动圆二色性（MultiD-QCL-VCD）。通过将这些方法与成像相结合，研究人员能够在同一组织切片中测量胶原蛋白的丰富程度和结构一致性。 胶原蛋白可以在其秩序消失的同时仍然存在 分析结果显示了胶原蛋白数量和组织质量之间的明显分离。即使其超分子手性的相干性已经显著退化，组织样本仍然维持了大部分的胶原蛋白含量和表面覆盖率。这意味着仅测量胶原蛋白的存在量可能无法提供完整的组织健康状况画面。一个样本仍然可以含有大量胶原蛋白，而这种蛋白质的内部结构已经开始分解。 WPI-SKCM 2的一位教授、该研究的通讯作者之一Katsuya Inoue表示：“这篇论文的关键消息是，胶原蛋白不应该仅仅被视为一个可见的纤维网络，而应该看作一种分层材料，其功能依赖于Across multiple length scales 的组织。” 此外，研究还显示，先进的相关方法可以揭示这种隐秘组织的变化，而这些变化仅通过形态学是无法显现的。 对组织退化的早期线索 研究人员最终希望构建一个更广泛的框架，将分子手性、超分子组织和组织的大规模结构联系起来。这样的系统可以帮助科学家评估组织的完整性，在主要结构损伤变得不可逆转之前。这也可能为伤口愈合、医疗治疗和模仿或与生物组织相互作用的生物材料的设计提供新的见解。未来的研究人员可能不再需要等待胶原纤维明显变薄或碎裂，而能够通过检查分子的排列来识别最早的警示信号。 国际研究合作 该研究由Ali Haider、Yusuke Kochi、Andrew K. Schulz、Kuya Aoyama、Aiko Sada、Hisako Sato、Elisabetta Matsumoto、Malcolm Kadodwala、Koichi Matsuo 和 Katsuya Inoue 进行。研究人员来自广岛大学（包括WPI-SKCM²、先进科学与工程研究生院、手性研究中心及研究）。