Microstructure and mechanical behavior of cross-linked biopolymer networks

Materialen met een fiber-achtige netwerkstructuur zijn alom tegenwoordig. Vilt en papier zijn voorbeelden waarvan de netwerkstructuur eenvoudig herkenbaar is; rubber is een netwerk op moleculaire schaal, maar in ons eigen lichaam vinden we biopolymere netwerken in zacht weefsel en in het cytoskelet binnenin cellen. Het mechanisch gedrag van al deze materialen hangt uiteraard af van de eigenschappen van de fibers of filamenten in het netwerk, maar ook van de microstructuur van het netwerk, vooral bij grote vervormingen.
Van een elastiekje weet de lezer dat het steeds moeilijker wordt om het verder te vervormen; in-vitro experimenten hebben laten zien dat sommige biofysische netwerken een nog sterkere mate van versteviging vertonen. De versteviging van verknoopte biopolymere netwerken wordt niet alleen bepaald door de eigenschappen van de filamenten en van de moleculen die de filamenten met elkaar verknopen tot een netwerk (de zogenaamde cross links), maar ook door de microstructuur van het netwerk.
Ondanks veel theoretisch en experimenteel onderzoek in het recente verleden, bevatte het verstevigingsgedrag van biopolymere netwerken nog vele geheimen. De kernboodschap van het proefschrift van Goran Zagar is dat deze geheimen vooral verstopt zaten in de microstructuur. Uitgebreide computersimulaties hebben een diep inzicht verschaft in de relatie tussen de microstructuur en de mechanische eigenschappen van biofysische netwerken. Hiermee is het verstevigingsgedrag van een groot scala aan biofysische netwerkmaterialen geünificeerd en kan nu met een betrekkelijk eenvoudig model worden verklaard.
Goran Zagar (Kroatië, 1978) studeerde technische natuurkunde in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij het Zernike Institute for Advanced Materials. Zagar gaat door met onderzoek als postdoc bij de Ecole polytechnique fédérale de Lausanne.