據(jù)Ping H 2022年4月8日[Science，2022，376（6589）：188-192.]報(bào)道，德國馬克斯-普朗克膠體與界面研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了膠原蛋白（collagen）的新特性：礦物在膠原纖維（collagen fiber）中的嵌入期間，會(huì)產(chǎn)生一種比肌肉強(qiáng)度強(qiáng)數(shù)百倍的收縮張力。

研究人員發(fā)現(xiàn)，將不同的礦物人為地?fù)饺肽z原纖維，會(huì)導(dǎo)致這些膠原纖維縮短，其應(yīng)力可達(dá)9.806 65 MPa（每平方厘米100 kg）。這相當(dāng)于肌肉強(qiáng)度的100倍左右。在礦化過程中，在柏林阿德勒斯霍夫的BESSYⅡ同步加速器上用X射線衍射法觀察到膠原蛋白結(jié)構(gòu)的相關(guān)變化。膠原纖維的這種收縮顯然是在礦物摻入膠原蛋白的過程中發(fā)生的，使礦物處于巨大的壓力之下，從而增加了復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度。

作為形成纖維的結(jié)構(gòu)蛋白，膠原蛋白存在于肌腱、皮膚和骨骼及其他地方。骨骼的強(qiáng)度是基于柔軟的有機(jī)膠原纖維和嵌入其中的堅(jiān)硬的結(jié)晶礦物顆粒的結(jié)構(gòu)相互作用，因此是一種雜化材料（hybrid material）。膠原蛋白給了礦物顆粒一個(gè)積極的預(yù)應(yīng)力（pre-stress）。

該研究不僅表明膠原蛋白的這種特殊性質(zhì)有助于骨骼等礦化組織的強(qiáng)度，而且還概述了一個(gè)可以應(yīng)用于具有出色機(jī)械性能的工程混合材料的概念。研究人員解釋道，這種有機(jī)纖維組織礦化的普遍機(jī)制可能適用于技術(shù)上的雜化材料，例如在那里實(shí)現(xiàn)高斷裂強(qiáng)度。土木工程師在預(yù)應(yīng)力混凝土中借助高強(qiáng)度鋼使用類似的機(jī)制，從而產(chǎn)生抗裂結(jié)構(gòu)構(gòu)件。從醫(yī)學(xué)或生物學(xué)的角度來看，了解在骨骼的礦化過程中發(fā)生了什么也很有趣。許多骨骼疾病都與骨骼中礦物含量的變化有關(guān)，從而改變了特性。與此同時(shí)，這些研究發(fā)現(xiàn)有助于更好地理解組織礦化過程中的生物過程及礦化程度對(duì)宏觀材料特性的影響。