Luisa de Roy (Ulm), Jonas Metzger (Ulm), Prof. Anita Ignatius (Ulm), Dr. Andreas M. Seitz (Ulm)
Abstract-Text (inkl. Referenzen und Bildunterschriften)
Fragestellung: Für gesunde, tierische Knorpelproben wurde gezeigt, dass auf Basis biomechanischer Eigenschaften Rückschlüsse auf die Reibung gezogen werden können1. Ob dies auch bei humanem, degeneriertem Knorpel der Fall ist wurde bisher nicht untersucht. Ziel dieser Studie war es deshalb die Druck- und Reibungseigenschaften degenerierter humaner Knorpelproben zu korrelieren.
Methoden: Mittels Indentationsmapping wurde die Knorpeldicke (t in mm), die Maximalkraft (Fmax in N), die initial elastische (IM in MPa bei t=1 s) und viskose (Et20s in MPa bei t=20s) an sechs humanen Tibiaplateaus (72±6 Jahre; KL:3-4; IRB 228/20) an vier standardisierten Stellen bestimmt (Abb. 1A). Nachfolgend wurden zylindrische Proben (Ø6mm) entnommen und die Reibung in einem Pin-on-Plate Prüfstand gegen Glas untersucht (Abb. 1B). Als Lubrikant diente 0,1 ml der spenderspezifischen Synovialflüssigkeit. Der Reibungskoeffizient µ wurde zu den Zeitpunkten t=1s (µt1s) und t=20s (µt20s) berechnet. Abschließend wurden die biomechanischen und tribologischen Parameter mittels Spearman-Korrelationskoeffizient statistisch analysiert (Signifikanzniveau 0,05).
Ergebnisse: Mit Ausnahme von µIt1s, µIt20s und t (r:-0,53 p<0,05; r:-0,48 p<0,05) konnten keine Zusammenhänge zwischen der Reibung und den biomechanischen Parametern festgestellt werden (Abb. 2).
Schlussfolgerungen: Die vorliegenden Ergebnisse deuten darauf hin, dass die tribologischen und biomechanischen Eigenschaften degenerierter Knorpelproben nicht korrelieren. Grund dafür könnte die komplexe Pathologie der Arthrose sein, die zu unterschiedlichen Veränderungen im Gewebe führt. Allerdings wurden die biomechanischen Untersuchungen im Gewebsverbund, die Reibungsuntersuchungen an extrahierten Proben durchgeführt. Zukünftige Reibungsuntersuchungen sollten den Gewebsverbund berücksichtigen.
1Kupratis et al. (2022) Acta Biomater.; 2Warnecke et al. (2019) Sci Rep; 3Neu et al. (2010) Arthritis Rheum; 4Caligaris et al. (2009) Osteoarthr. Cartil