brusk er fyldt med væske-omkring 80% af bruskvævets volumen-der spiller de væsentlige roller for at understøtte vægt og smøre ledflader. Tab af denne væske, kaldet synovialvæske, resulterer i et gradvist fald i brusktykkelse og stigning i friktion, hvilket er relateret til nedbrydning og ledsmerter ved slidgigt.
da brusk er porøst, presses væske let ud af hullerne over tid. Alligevel tager symptomerne forbundet med slidgigt normalt årtier at udvikle sig.
“det vigtige spørgsmål er, hvorfor brusk ikke tømmes i løbet af dage, måneder eller år i vores LED,” sagde David Burris, adjunkt i Maskinteknikafdelingen ved Universitetet i delvar. Burris og hans kolleger har foreslået en mekanisme, der forklarer, hvordan bevægelse kan få brusk til at absorbere væske, der lækker ud. Burris vil tale om sin forskning under AVS 62.internationale Symposium og udstilling, afholdt oktober. 18-23 i San Jose, Californien.
Burris og hans kolleger er ikke de første til at studere bruskdeflation. I 1995 brugte en gruppe i Columbia ledet af Gerard Ateshian teori til at vise, at kontinuerlig knæbevægelse kunne forhindre deflationsprocessen, hvis den skete hurtigere, end væsken kunne reagere. I 2008 demonstrerede Ateshians gruppe dette fænomen for første gang ved hjælp af en lille kugle artikuleret mod en bruskprop, hvilket viste, at interstitielt tryk blev opretholdt på ubestemt tid, hvis kontaktområdet bevægede sig hurtigere end den diffusive hastighed af synovialvæsken.
“denne undersøgelse var det første direkte bevis for, at interstitielt tryk er en levedygtig mekanisme til langvarig belastningsstøtte og smøring,” sagde Burris. “Det var imidlertid uklart for os, hvordan vores LED kunne forhindre deflation i betragtning af de lange perioder, vi bruger på at sidde og stå hver dag uden en aktiv inputmekanisme.”Det vil sige, Der må være en måde for brusk at reabsorbere væsken, der lækker ud, når vi ikke bevæger os.
Burris havde en fornemmelse af, at reabsorptionsprocessen blev drevet af hydrodynamisk tryk, hvilket sker, når den relative bevægelse af to overflader får væske mellem dem til at accelerere i form af en trekantet kile. For eksempel, når et normalt dæk bevæger sig over vand med høj hastighed, opbygges tryk, indtil der dannes en film for at smøre grænsefladen; dette kaldes hydroplaning og resulterer i et fuldstændigt tab af friktionskontrol. Hvis dækket var porøst, kunne det udvendige væsketryk imidlertid tvinge væske tilbage i dækket.
for at undersøge, om hydrodynamisk tryk kunne genopfylde deflateret brusk, placerede Burris og A. C. Moore, en ph.d.-studerende, større bruskprøver end gennemsnittet mod en glasflade for at sikre tilstedeværelsen af den nødvendige kile. De fandt ud af, at ved langsomme glidehastigheder (mindre end det ville forekomme i et led ved typiske gåhastigheder) bruskudtynding og en stigning i friktion opstod over tid, men da glidehastigheden steg mod typiske gåhastigheder, blev effekten vendt.
da deres eksperiment involverede stationære kontakter-hvor kontakt mellem glas og brusk forekommer på et enkelt sted i stedet for at bevæge sig over hele overfladen af bruskproppen-kunne deres resultater ikke forklares ved at migrere kontaktteori, som Ateshian-gruppens. Burris mener, at hydrodynamiske tryk, som tvinger væskestrøm ind i brusk, skal have modvirket væsken tabt til udstråling.
“vi observerede en dynamisk konkurrence mellem input og output ,” sagde Burris. “Vi ved, at brusktykkelsen opretholdes gennem årtier i leddet, og dette er den første direkte indsigt i hvorfor. Det er selve aktiviteten, der bekæmper den naturlige deflationsproces forbundet med interstitiel smøring.”
fremtidigt arbejde for Burris og hans kolleger inkluderer at undersøge konsekvenserne for slidgigt (OA), som er forbundet med nedbrydning af brusk.
