Uma nova visão sobre Mecânica de artrite
29 de janeiro de 2013 - Um novo método, não invasivo e de baixo custo para a detecção precoce e acompanhamento de osteoartrite (artrite causada pelo desgaste) pode estar a caminho, graças a pesquisas feitas por cientistas da UC Santa Barbara do Departamento de Engenharia Química e do Departamento de Materiais.
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Ao estudar os padrões de atrito entre as almofadas de cartilagem, os investigadores descobriram um tipo diferente de atrito que é mais provável de causar danos ou desgaste. Seu trabalho sugere formas de detectar este atrito, e aponta para novas direções de pesquisa para chegar à causa da artrite. Os resultados são publicados na recente edição dos Anais da Academia Nacional de Ciências.
Imagine ir ao médico para os joelhos doloridos. Para alguns, isso pode envolver agulhas desconfortáveis para tirar sangue para testes de laboratório, ou a extração do líquido que envolve a articulação dolorida.Mas e se o seu médico pode realmente ouvir o seu corpo, o acompanhamento da forma como os seus joelhos som como dobrar e flexionar? Uma pesquisa feita por Jacob Israelachvili, professor UCSB de engenharia química e ciência dos materiais; estudante pesquisador de pós-graduação Dong Woog Lee e pesquisador pós-doutorado Xavier Banquy diz que é possível.
Por seu trabalho, eles utilizaram um instrumento chamado de Superfície Aparelho Forças (SFA), um dispositivo que mede as forças de adesão e atrito entre as superfícies, neste caso cartilagem - o bloco de tecido que cobre as extremidades dos ossos de uma articulação. A degeneração da cartilagem é a causa mais comum da osteoartrite - as almofadas de desgaste para longe, deixando osso contra osso de moagem.
O que os investigadores encontraram é que não é apenas qualquer tipo de atrito que conduz ao desgaste e rasgo irreversíveis no material. "Acredita-se atualmente que uma força de alta fricção, ou" coeficiente de atrito ", é o fator principal no desgaste da superfície e danos", disse Israelachvili. "O que descobrimos é que este não é o caso."
A característica crítica não é uma força de atrito elevado, mas o que é conhecido como "stick-slip" de fricção, ou, por vezes, "stiction". Ambos são caracterizados por superfícies que, inicialmente, se unem, e, em seguida, rapidamente, uma vez afastado acelerar a força de atrito estático é superado. Com stick-slip atrito, as superfícies eventualmente puxar um pouco distante e deslizar uns aos outros, a vara de novo, e se separam, fazendo movimentos bruscos.
"É quando as coisas ficam danificados microscopicamente", disse Israelachvili.
Stick-slip é um fenômeno comum. Ele é responsável por tudo, desde falhas no computador do disco rígido e fracassos de automóveis, a portas guinchante e música.
"A mesma coisa acontece com uma corda de violino: Mesmo se você está puxando o arco de forma constante, ele está se movendo em centenas ou milhares de pequenos empurrões por segundo, que determinam o som que você ouve", Israelachvili disse. Cada empurrão pouco, não importa o quão submicroscópico, é um impacto, e ao longo do tempo a acumulação destes impactos podem deformar superfícies, causando danos irreparáveis - primeiro microscopicamente, então crescendo a dimensões macroscópicas (grande, visível).Isso é quando você tem que mudar a string.
Mas não é fácil dizer a diferença entre os tipos de atrito em nível microscópico, onde tudo começa. Smooth-deslizantes articulações pode sentir os mesmos que os stiction sofrer, ou o ainda mais prejudicial stick-slip, especialmente nas fases precoces da artrite. Mas, quando medida com um instrumento ultra-sensíveis e de alta resolução, como o SFA, cada tipo de atrito revelou seu próprio perfil característico: Smooth-deslizantes juntas renderam uma linha quase constante suave (força de atrito ou fricção traço); articulações com stiction mostrou como um pico, como a "colagem" estava a ser superada, seguido por uma linha relativamente suave, enquanto stick-slip mostra o perfil em dente de serra dentada de duas superfícies repetidamente separando, colagem, e separando novamente. De acordo com os cientistas, estas medições podem ser gravados pela colocação de um dispositivo sensor acústico ou eléctrico em torno das articulações, dando um sinal semelhante a um EKG.
"Com um sensor bem projetado, esta poderia ser uma boa maneira de medir e diagnosticar danos à cartilagem", disse Banquy. Ele pode ser utilizado para medir a progressão, ou mesmo a detecção precoce de sintomas relacionados com a artrite.
Para um país que está enfrentando uma explosão da população geriátrica, lidar com questões associadas com a idade avançada não é pouca coisa. A detecção precoce de doenças como artrite tem sido uma prioridade durante muitos anos, como adiantamento baby boomers na idade.
No entanto, o funcionamento das articulações é mais complicado, disse Israelachvili. Os cientistas continuarão o seu trabalho através do estudo de fluido sinovial - o fluido lubrificante entre duas superfícies de cartilagem em articulações - que também desempenha um papel importante em se ou não as superfícies de desgaste, e os papéis sinergísticos das diferentes moléculas (proteínas, lipídios e polímeros) que estão todos envolvidos na lubrificação e prevenção de danos às nossas articulações.
"Há uma série de instruções para tomar, tanto fundamental e prático," Israelachvili disse. "Mas parece que temos de nos concentrar nossa pesquisa em encontrar maneiras de prevenir stick-slip movimento, em vez de baixar a força de atrito".
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Fonte da história:
A história acima é reproduzida a partir de materiaisfornecidos pela Universidade da Califórnia - Santa Barbara .Nota: Os materiais podem ser editadas para o conteúdo e extensão. Para mais informações, entre em contato com a fonte citada acima.
Nota: Se nenhum autor é dado, a fonte é citada em seu lugar.
Disclaimer : Este artigo não pretende fornecer aconselhamento médico, diagnóstico ou tratamento. Opiniões aqui expressas não refletem necessariamente os da ScienceDaily ou sua equipe.
Steady-state perfis deslizantes ilustram os diferentes tipos de atrito. Deslizamento suave (F) ilustra as forças de atrito muito baixo, enquanto o perfil irregular de atrito stick-slip regular (C), mostra como furar superfícies, slide, e depois ficar de novo repetidamente. (Crédito: Cortesia da imagem da Universidade da Califórnia - Santa Barbara)
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