a porc folyadékkal van feltöltve – a porcszövet térfogatának körülbelül 80% – a -, amely alapvető szerepet játszik a súly támogatásában és az ízületi felületek kenésében. Ennek a folyadéknak, az úgynevezett szinoviális folyadéknak a elvesztése a porc vastagságának fokozatos csökkenését és a súrlódás növekedését eredményezi, ami az osteoarthritis lebomlásával és ízületi fájdalmával függ össze.
mivel a porc porózus, a folyadék idővel könnyen kiszorul a lyukakból. Az osteoarthritishez kapcsolódó tünetek azonban általában évtizedekig tartanak.
“a fontos kérdés az, hogy a porc miért nem ereszkedik le napok, hónapok vagy évek alatt az ízületeinkben” – mondta David Burris, a Delaware Egyetem Gépészmérnöki Tanszékének adjunktusa. Burris és kollégái egy olyan mechanizmust javasoltak, amely megmagyarázza, hogy a mozgás hogyan okozhatja a porc visszaszívását a szivárgó folyadékból. Burris a kutatásáról az AVS 62. nemzetközi szimpóziumán és kiállításán fog beszélni, októberben tartották. 18-23 San Jose-ban, Kaliforniában.
Burris és kollégái nem az elsők, akik a porc deflációját tanulmányozzák. 1995-ben egy csoport Columbia Gerard Ateshian vezetésével elméletet használt annak bemutatására, hogy a folyamatos térdmozgás megakadályozhatja a deflációs folyamatot, ha az gyorsabban következik be, mint a folyadék reagálni tudna. 2008-ban Ateshian csoportja először mutatta be ezt a jelenséget egy porcdugóval csuklós kis gömb segítségével, megmutatva, hogy az intersticiális nyomás határozatlan ideig fennmarad, ha az érintkezési terület gyorsabban mozog, mint a szinoviális folyadék diffúziós sebessége.
“ez a tanulmány volt az első közvetlen bizonyíték arra, hogy az intersticiális nyomás a hosszú távú terheléstámogatás és kenés életképes mechanizmusa” – mondta Burris. “Azonban nem volt világos számunkra, hogy az ízületeink hogyan tudják megakadályozni a deflációt, tekintettel arra a hosszú időre, amelyet minden nap ülve és állva töltünk valamilyen aktív bemeneti mechanizmus nélkül.”Vagyis kell lennie valamilyen módnak arra, hogy a porc újra felszívja a folyadékot, amely kiszivárog, amikor nem mozogunk.
Burrisnek volt egy sejtése, hogy a reabszorpciós folyamatot hidrodinamikai nyomás hajtja, amely akkor következik be, amikor két felület relatív mozgása miatt a folyadék közöttük háromszög alakú ék alakban gyorsul. Például, amikor egy normál gumiabroncs nagy sebességgel halad a víz felett, a nyomás addig növekszik, amíg egy film képződik a felület kenésére; ezt hidroplanálásnak nevezzük, és a súrlódás szabályozásának teljes elvesztését eredményezi. Ha azonban a gumiabroncs porózus lenne, a külső folyadéknyomás visszavezetheti a folyadékot a gumiabroncsba.
annak vizsgálatára, hogy a hidrodinamikai nyomás képes-e újratölteni a leeresztett porcot, Burris és A. C. Moore, Ph.D. hallgató, az átlagosnál nagyobb porc mintákat helyezett egy üveglapra, hogy biztosítsa a szükséges ék jelenlétét. Azt találták, hogy lassú csúszási sebességnél (kevesebb, mint ami egy ízületben előfordulna tipikus járási sebességnél) a porc elvékonyodása és a súrlódás növekedése idővel bekövetkezett, de ahogy a csúszási sebesség a tipikus járási sebesség felé nőtt, a hatás megfordult.
mivel kísérletük helyhez kötött érintkezéseket tartalmazott – amelyekben az üveg és a porc közötti érintkezés egyetlen helyen történik, nem pedig a porc dugó teljes felületén mozog-eredményeiket nem lehetett megmagyarázni a vándorló érintkezési elmélettel, mint az Ateshian csoport. Burris úgy véli, hogy a hidrodinamikai nyomások, amelyek a folyadék áramlását a porcba kényszerítik, ellensúlyozniuk kellett az exudáció során elvesztett folyadékot.
“dinamikus versenyt figyeltünk meg a bemenet és a kimenet között” – mondta Burris. “Tudjuk, hogy a porc vastagsága évtizedek óta megmarad az ízületben, és ez az első közvetlen betekintés a miért. Maga a tevékenység küzd az intersticiális kenéshez kapcsolódó természetes deflációs folyamat ellen.”
Burris és kollégái jövőbeli munkája magában foglalja az osteoarthritis (OA) következményeinek feltárását, amely a porc lebomlásával jár.
