Kraakbeenmechanische

Kraakbeenmechanische verwijst naar de studie van de mechanische eigenschappen en het gedrag van kraakbeen, met name articulair kraakbeen in gewrichten. Het vakgebied onderzoekt hoe kraakbeen vervormt onder belasting, krachten overdraagt en zich aanpast aan wisselende mechanische omstandigheden. Het combineert inzichten uit biologie, materiaalkunde en biomechanica.

Kraakbeenstructuur en samenstelling: Articulair kraakbeen bestaat uit chondrocyten in lakvormige ruimte verdeeld in een uitgebreide extracellulaire matrix. De matrix bevat grotendeels water, collageen type II en proteoglycanen zoals aggrecan. De organisatie van collageenvezels varieert door de diepte: een oppervlakkige zone van parallelle vezels, middelste zone met minder richting, en een diepe zone met andere oriëntatie, gevolgd door een calcified zone nabij het subchondrale bot. Deze structuur bepaalt de mechanische respons van kraakbeen.

Mechanisch gedrag: kraakbeen heeft visco-elastische en poro-elastische eigenschappen. Bij compressie draagt interstitiële vloeistofdruk een groot deel van de last, waardoor de belasting op het solide matrix verlaagt. Het materiaal vertoont snelle elastische vervorming, gevolgd door langzamere creep bij langdurige belasting; na unloading herstelt het, maar dit herstel kan traag zijn. De stijfheid en porositeit variëren tussen de oppervlakkige, middelste en diepe zones en nemen af bij veroudering of degeneratieve veranderingen.

Mechanotransductie: mechanische signalen beïnvloeden chondrocyten en de synthese van matrix via verschillende mechanoreceptoren en signaalroutes, wat bijdraagt aan homeostase en, bij afwijkende belasting of beschadiging, aan degeneratieprocessen.

Toepassingen en kliniek: kennis van kraakbeenmechanische eigenschappen is cruciaal voor diagnose en behandeling van artrose en kraakbeendefecten, en voor de ontwikkeling van kunstmatig kraakbeen en weefselengineering. Onderzoekers gebruiken compressietesten, indentation, en poro-elastische modellen om kraakbeen te beoordelen.