Mientras te sientas y lees esto en tu escritorio, el líquido se escapa lentamente del cartílago poroso de la rodilla hacia una cavidad con paredes de membrana entre los huesos de las piernas superior e inferior.
El cartílago está lleno de líquido, aproximadamente el 80% del volumen del tejido del cartílago, que desempeña las funciones esenciales de soportar el peso y lubricar las superficies articulares. La pérdida de este líquido, llamado líquido sinovial, produce una disminución gradual del cartílagoespesor y aumento de la fricción, que está relacionado con la degradación y el dolor articular de la osteoartritis.
Dado que el cartílago es poroso, el líquido se extrae fácilmente de los agujeros con el tiempo. Sin embargo, los síntomas asociados con la osteoartritis generalmente tardan décadas en desarrollarse.
"La pregunta importante es por qué el cartílago no se desinfla en el transcurso de días, meses o años en nuestras articulaciones", dijo David Burris, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Delaware. Burris y sus colegas tienenpropuso un mecanismo que explica cómo el movimiento puede hacer que el cartílago reabsorba el líquido que se escapa. Burris hablará sobre su investigación durante el 62º Simposio y Exposición Internacional AVS, celebrado del 18 al 23 de octubre en San José, California.
Burris y sus colegas no son los primeros en estudiar la deflación del cartílago. En 1995, un grupo en Columbia dirigido por Gerard Ateshian usó la teoría para mostrar que el movimiento continuo de la rodilla podría evitar el proceso de deflación si ocurriera más rápido de lo que el fluido podría responder.2008, el grupo de Ateshian demostró este fenómeno por primera vez usando una pequeña esfera articulada contra un tapón de cartílago, mostrando que la presión intersticial se mantenía indefinidamente si el área de contacto se movía más rápido que la velocidad de difusión del líquido sinovial.
"Este estudio fue la primera evidencia directa de que la presión intersticial es un mecanismo viable de soporte de carga y lubricación a largo plazo", dijo Burris. "Sin embargo, no estaba claro para nosotros cómo nuestras articulaciones podrían prevenir la deflación dados los largos períodos de tiempopasar sentado y parado todos los días sin algún mecanismo de entrada activo ". Es decir, debe haber alguna forma para que el cartílago reabsorba el líquido que se escapa cuando no nos estamos moviendo".
Burris tuvo el presentimiento de que el proceso de reabsorción fue impulsado por la presurización hidrodinámica, que ocurre cada vez que el movimiento relativo de dos superficies hace que el fluido entre ellas se acelere en forma de una cuña triangular. Por ejemplo, cuando un neumático normal viaja sobre el agua enA alta velocidad, la presión se acumula hasta que se forma una película para lubricar la interfaz; esto se llama hidroplaneo, y da como resultado una pérdida completa de control de fricción. Sin embargo, si el neumático fuera poroso, la presión del fluido exterior podría forzar el fluido de regreso al neumático.
Para investigar si la presurización hidrodinámica podría rellenar el cartílago desinflado, Burris y AC Moore, un estudiante de doctorado, colocaron muestras de cartílago más grandes que el promedio contra un vidrio plano para asegurar la presencia de la cuña necesaria.velocidades de deslizamiento menos de lo que ocurriría en una articulación a las velocidades de caminata típicas, el adelgazamiento del cartílago y un aumento de la fricción ocurrieron con el tiempo, pero a medida que la velocidad de deslizamiento aumentó hacia las velocidades de caminata típicas, el efecto se invirtió.
Dado que su experimento involucró contactos estacionarios, en los cuales el contacto entre el vidrio y el cartílago ocurre en un solo sitio en lugar de moverse a través de toda la superficie del tapón del cartílago, sus resultados no podrían explicarse por la teoría de contactos migratorios, como el AteshianBurris cree que las presiones hidrodinámicas, que fuerzan el flujo de fluido hacia el cartílago, deben haber contrarrestado el fluido perdido por la exudación.
"Observamos una competencia dinámica entre la entrada y la salida [del líquido sinovial]", dijo Burris. "Sabemos que el grosor del cartílago se mantiene durante décadas en la articulación y esta es la primera visión directa de por qué. Es la actividad en sí misma la quecombate el proceso de deflación natural asociado con la lubricación intersticial "
El trabajo futuro para Burris y sus colegas incluye explorar las implicaciones para la osteoartritis OA, que está asociada con la degradación del cartílago.
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Materiales proporcionado por AVS: Ciencia y tecnología de materiales, interfaces y procesamiento . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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