Urządzenie do wykrywania zmian w mazi stawowej
Niektóre materiały wykazują pewną ciągliwość i włóknistość w związku z obecnością długich i elastycznych cząsteczek, które nie poddają się deformacjom w wyniku przyłożenia naprężenia wzdłużnego. Takimi materiałami są topione polimery i topiony ser. Podobnie zachowują się ważne materiały biologiczne, takie jak ślina, śluz, a także maź stawowa, która służy do smarowania i ochrony powierzchni chrząstek w stawach ssaków. U pacjentów cierpiących na zapalenie stawów lepkosprężystość mazi stawowej ulega ograniczeniu. Platforma mikrocieczowa (miniaturowy kanał przepływowy) opracowana w ramach finansowanego przez UE projektu MICRO-BIORHEOLOGY może teraz pomóc w ustalaniu właściwości mazi stawowej poddawanej deformacjom związanych z rozciąganiem. Nadaje się również do zastosowania w przypadku innych cieczy. Naukowcy skoncentrowali się na kwasie hialuronowym — polisacharydzie występującym w dużych ilościach w mazi stawowej. Zastrzyki z kwasu hialuronowego są jedną z metod leczenia w chorobie zwyrodnieniowej stawów. Pogłębienie wiedzy na ten temat umożliwi skuteczniejsze diagnozowanie na podstawie próbek mazi oraz zwiększenie skuteczności terapii. W urządzeniu do badania przepływu cieczy ściśliwych o nazwie OSCER (optimised-shape cross-slot extensional rheometer — zoptymalizowany reometr krzyżowy do pomiaru rozciągliwości) zastosowano wzajemnie przecinające się kanały (kanały krzyżowe), w których zachodzi rozciąganie mikroskopijnych próbek cieczy. Zespół projektu potwierdził już, że urządzenie precyzyjnie odtwarza symulacje obliczeniowej dynamiki płynów w przypadku przepływu cieczy prostych, takich jak woda i "modelowe" polimerowe ciecze lepkosprężyste. Przy użyciu mikroskopii z zastosowaniem światła spolaryzowanego w odniesieniu do roztworów polimerowych naukowcy wykazali, że zmiany w intensywności przepuszczanego światła są proporcjonalne do naprężeń płynów. W związku z tym zmiany te można wykorzystać przy pomiarze odporności na deformacje związane z rozciąganiem (tj. do pomiaru lepkości wzdłużnej). Badacze dokonali następnie pomiaru lepkości wzdłużnej modelowych mazi stawowych na podstawie roztworów kwasu hialuronowego. W przypadku każdej z badanych cieczy w urządzeniu OSCER zmierzono lepkość wzdłużną do 50 razy wyższą niż zwykła lepkość mierzona przy użyciu zwykłego reometru. Jest to dowód na to, że maź stawowa "utwardza się" w reakcji na naprężenia. W praktyce oznacza to, że zagęszcza się w miarę ściskania pomiędzy powierzchniami stawu, zapewniając pochłanianie wstrząsów i zapobiegając uszkodzeniom, szczególnie w przypadku nagłych uderzeń wywołujących duże obciążenia. Dalsze badania wykazały, że różnice we współczynniku załamania ośrodka można wykorzystać do oceny właściwości cząsteczkowych kwasu hialuronowego. Może to oznaczać możliwość opisu zachowania kwasu hialuronowego w prawdziwej mazi stawowej w celu dokonania oceny rozkładu. Te metody mogą stać się podstawą zestawu narzędzi diagnostycznych, które umożliwiłyby również śledzenie rozwoju choroby na podstawie próbek mazi stawowej o wielkości próbek pobieranych przy biopsji.
Słowa kluczowe
Mikrocieczowy, lepkość, choroba zwyrodnieniowa stawów, maź stawowa, kwas hialuronowy, kanał krzyżowy
