材料科学：マルチモーダルX線イメージングによって明らかになった階層的な繊維力学
Nature 659, 8139 doi: 10.1038/s41586-026-11148-5
結合組織から人工複合材料に至るまで、繊維材料は多くの生体系および人工系に不可欠であり、in operandoまたはin vivoでの複雑な荷重に耐えるよう最適化されている。脊椎の椎間板（IVD）の荷重支持能は、階層的な細胞外マトリックスに依存しており、この細胞外マトリックスでは、繊維輪内のコラーゲン繊維からなる合板状のラメラが、位置をずらして配列された三重らせん単量体からなるナノメートルスケールの原繊維を含む。無傷のIVDにおいて、荷重下で原繊維スケールの力学が繊維スケールの構造とどのように結び付いているのかは、いまだ解明されていない。今回我々は、無傷の組織全体にわたって原繊維から繊維に至る力学をマッピングする、全視野三次元（3D）小角X線散乱トモグラフィー法TomoSAXSを提示する。我々は、原繊維内の分子予ひずみ（D周期のずれ）にはラメラに対応した空間的パターンがあり、マイクロスケールの繊維のひずみと緊密に相関していることを示す。予ひずみは、原繊維ひずみ、およびそのばらつきと逆の関係にあり、これは、分子らせんの巻き戻しを介した荷重分散と整合する。また、繊維輪と髄核の界面における半径方向のひずみの橋渡し領域と高曲率領域が、局所的な力学の重要な調節因子として浮かび上がった。これらの知見は、IVDにおける力学的平衡を維持して弾性と形状を保つ、協調した原繊維–繊維相互作用を明らかにしている。さらに広く見れば、TomoSAXSは、生体繊維材料や合成繊維材料にわたり、ナノスケールからマイクロスケールまでのマトリックスの力学を可視化する基盤を確立し、老化や疾患、治療効果の評価、バイオベースの材料やバイオインスパイアード材料の設計への応用を可能にする。
