افزایش عمر مفاصل مصنوعی با شبیه سازی ساختار ناهموار غضروف

در یک مفصل طبیعی ران، سطح تماس دو استخوان گوی و کاسه‌ای توسط لایه‌نازکی از مایع مفصلی روان‌سازی می‌شود که توسط غضروف ترشح می‌شود. در زمان جایگزینی مفصل ران با یک مفصل مصنوعی، غضروف نیز از درون مفصل خارج می‌شود.

بر پایه این گزارش، باوجوداینکه بدن هنوز هم مقداری مایع مفصلی ترشح می‌کند، میزان این مایع برای روان‌سازی مناسب گوی و کاسه مصنوعی کافی نیست و اصطکاک بین سطوح مفصل می‌تواند منجر به تحریک یک واکنش خودایمنی در بدن شود. این وضعیت موجب تضعیف پیوندهای موجود بین مفصل مصنوعی و استخوان‌های مرتبط شده و درنهایت عملکرد آن را مختل کند.

محققان برای حل این مشکل به‌جای استفاده از مفاصل مصنوعی با سطوح صاف، مفاصلی را ساختند که روی سطح تماس آن‌ها حفره‌هایی به شکل مربع، مثلث یا بیضی وجود دارد. این حفره‌ها شباهت زیادی به ناهمواری‌های موجود در سطح غضروف طبیعی دارند. سپس محققان عملکرد این مفصل‌ها را آزمایش و با عملکرد مفاصل دارای سطح هموار مقایسه کردند.

در این تحقیقات مشخص شد حجم ماده روان کننده در مفاصل دارای ناهمواری‌های مربعی و مثلثی، 3.5 برابر بیش از مفاصل هموار است و این لایه روان کننده در مفاصل دارای ناهمواری‌های مربع شکل، در کمتر از یک ثانیه ایجاد می‌شود.

پس از بررسی مفاصل در پایان آزمایش نیز مشخص شد مفصل دارای ناهمواری مربعی فاقد هرگونه آسیب و خراشیدگی است و روی مفصل دارای ناهمواری مثلثی چند خراشیدگی کوچک ایجاد شده است. درنهایت محققان به این جمع‌بندی رسیدند که مفاصل مصنوعی که در سطح آن‌ها ناهمواری‌هایی به شکل مربع وجود دارد، مناسب‌ترین و بادوام‌ترین نوع از مفاصل مصنوعی هستند.

گزارش کامل این تحقیقات در نشریه Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials منتشرشده است.

5656