Nya bevis att förklara hur kroppens naturliga gemensamma smörjmedel förhindrar det slitage som kan leda till artros har blivit upptäckt av forskare vid Duke University Pratt School of Engineering.Resultaten kan leda till nya metoder för att behandla artrit, sade forskarna.
Laget finns i realistiska modeller i fogarna som, i stället för att bara minska friktion, en komponent i gemensamma vätska kallas lubricin former en mycket tunn barriär som repellerar gemensamma ytor att förhindra deras kontakt. Forskarna fann vidare att lubricin i kombination med en andra beståndsdel av gemensamma vätska som kallas hyaluronic syra (HA) skapas en ännu större skyddande effekt än någon av komponenterna som ensam.
Medarbetare på studien omfattar Stefan Zauscher och Nehal Abu-Layl, av hertigens Pratt skola. Farshid Guilak, Duke University Medical Center; och Gregory Jay, av Rhode Island Hospital i Providence.
"Den intakta ytliga ytskikt av brosk ger en extremt effektiv bärande yta med en uppenbarligen mycket låga friktionskoefficienten friska gemensamma," sa Zauscher, en biträdande professor i maskinteknik och materialvetenskap vid hertigens Pratt skola.
"Varje skada på detta ytliga zon eller avsaknad av smörjolja faktorer kan vara orsaken till en kaskad av mekaniska fel i lederna som slutligen leder till uppkomsten av artros," säger han. Zauscher är också medlem i Center för biologiskt inspirerade material och Material system vid Duke.
Genom noggrann mätning av krafter som verkar på modeller som efterliknar samverkande gemensamma ytor på den molekylära sa nivån, forskarna har börjat att bestämma de mekanismer som skyddar smörjmedel i ledet lederna kännetecknas av beniga ytor som omfattas av ett lager av brosk, Zauscher. Lubricin tycks minska friktionen mellan gemensamma ytor och får även omfatta gemensamma ytan med ett skyddande skikt som fysiskt förhindrar brosk kör mot varandra.
Tre beståndsdelar av gemensamma vätska--lubricin, HA och lipider--tros spela en roll i medla friktion. Men noteras en nyligen genomförd studie av andra forskare fann att nedbrytning av gemensamma lipider hade liten inverkan på deras smörjning, Zauscher.
Vederbörlig delvis till större molekylär storlek, forskningsinsatser har fokuserat mer uppmärksamhet på HA. Faktiskt sa läkare behandlar för närvarande artros med HA injektioner, Zauscher. Medan sådan behandling kan minska smärta och inflammation, tillade terapi verkar göra lite att skydda lederna från ytterligare skador, han.
Medan forskarna hade spekulerat att lubricin bidrar till gemensamma unika frictional egenskaper, har den mekanism genom vilken den förebygger slitage varit kontroversiella, Zauscher sa.
-Beaktar den omfattande inverkan och konsekvenserna av artros, lite fortfarande är känt för dess etiologi och detaljer av mekanismen gräns smörjning förblivit oklart, sade Zauscher. "Osäkerheten som härrör främst från komplexa kemiska och strukturella egenskaper av den bärande ytan och bristen på lämpligt sätt utvecklade mätning metoder."