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Una descripción detallada de la biomecánica del cartílago articular hialino (cah), incluyendo información sobre su composición, estructura y propiedades. Se explica cómo el colágeno, los proteoglicanos y el agua interactúan para conferir al cah sus características mecánicas únicas, como la anisotropía y la viscoelasticidad. También se aborda el proceso de difusión, que permite el intercambio de nutrientes y desechos en este tejido avascular. Además, se discuten los mecanismos de lubricación y desgaste del cah, así como los cambios que pueden ocurrir en su red de colágeno bajo tensión uniaxial. Este documento proporciona una valiosa información para comprender la fisiología y la biomecánica del cartílago articular, lo que puede ser relevante para diversas áreas de estudio, como la medicina ortopédica, la ingeniería de tejidos y la biomecánica.
Tipo: Transcripciones
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¡No te pierdas las partes importantes!
✓ Del griego hyalos. Investiga el significado de esta palabra y escríbelo ______________________________ ✓ En las articulaciones diartrodias, las epífisis de los huesos largos están cubiertas por un tejido conjuntivo blanco, delgado (1- 4 mm), denso y translúcido llamado cartílago articular hialino (CAH). Investiga y escribe las características de una articulación diartrodia: ____________________________________________________
✓ Tejido altamente especializado y, sin embargo, carente de aporte sanguíneo, linfático y nervioso. Escribe de acuerdo a la historia de la convocatoria de Dios a los tejidos, ¿de qué estructuras fue dotado el CAH? ________
✓ Funciones del CAH : soporte y distribución de intensa carga articular facilitando el movimiento entre superficies articulares opuestas con el mínimo de fricción y desgaste en condiciones normales debido a su elasticidad y flexibilidad. ✓ Busca imágenes y describe macroscópicamente las características físicas visibles del CAH: ________________
➢ Colágeno: Predominio del tipo II, ya que forma fibrillas más finas, lo que le permite cumplir mejor con sus funciones mecánicas, también pueden encontrarse en menor cantidad colágenos de los tipos V, VI, IX y XI. Una fibra de colágeno es una trenza de 3 cadenas de procolágeno, mientras que cada cadena de procolágeno se constituye por 3 cadenas de tropocolágeno, lo que le brinda a cada fibra de colágeno una gran resistencia a la tracción mecánica, aspecto muy importante para el soporte de carga del CAH. Observa la siguiente imagen y utiliza 9 cordones delgados de un material resistente de 1 metro de longitud para representar la configuración de una fibra de colágeno. El contenido de colágeno es mayor en la superficie que en la zona profunda. La falta de homogeneidad de la red de fibras de colágeno en las diferentes zonas del CAH favorece una distribución más uniforme del estrés o carga.
✓ La marca de la marea no es una simple región de transición, sino una zona de actividad metabólica encaminada a la calcificación del cartílago, por lo que en un adulto de la tercera edad pueden existir más de una marca de la marea en ciertas regiones como en la cabeza femoral y humeral.
✓ La resistencia friccional contra este flujo del agua que exuda por los poros moleculares de la membrana semipermeable de la MEC ante la carga compresiva es muy alta. Esta resistencia friccional y la presurización del agua dentro de la MEC (turbulencia) son los dos mecanismos básicos que permiten al CAH soportar cargas articulares muy altas. La afinidad del CAH por el agua deriva de la naturaleza hidrofílica de los PGs (uno de los aspectos que los esponja). Investiga la palabra hidrofílico: __________________________________________ ✓ Efecto Osmótico de Donnan: ➢ La carga negativa general del PG genera una esfera protectora para el PG (otro aspecto que le facilita esponjarse), la afinidad del PG exclusivamente con los cationes sodio y calcio, que flotan libremente en la MEC, produce la presión osmótica de Donnan, cuando esos cationes se unen con las cargas negativas del PG el valor máximo de la presión alcanza los 0.35 MPa (350 mil Pa) cuando el CAH se encuentra sano y en reposo, además, estos cationes son necesarios para neutralizar las cargas en los PGs. Investiga ¿qué es un catión? _____________________________________________________. Este fenómeno favorece que la MEC aumente su volumen, es decir, se hincha de forma normal (no por proceso inflamatorio), a su vez, esa presión de hinchamiento somete a la red de colágeno a una pre tensión para que siempre que el CAH se encuentre en reposo la red de colágeno esté lista para recibir carga compresiva en cualquier momento. Realiza un esquema en donde se observen agregados de PGs con sus esferas protectoras de carga negativa, aniones y cationes libres en la MEC y el efecto osmótico de Donnan con su valor y condiciones.
✓ Las dos respuestas fundamentales de un material viscoelástico son la fluencia y la relajación de la tensión. La fluencia ocurre cuando se deforma el CAH y alcanza un nuevo estado de equilibrio. La relajación de la tensión ocurre cuando el CAH se somete a una deformación constante por la acción de una tensión inicial alta que con el tiempo decrece y se mantiene. ✓ El comportamiento viscoelástico compresivo del CAH es producido por el flujo de líquido y el arrastre friccional asociado con el líquido. En cizalladura se genera por el movimiento del colágeno y los PGs. ✓ Por lo anterior podemos concluir que el CAH sano tiene las propiedades biomecánicas de anisotropía y viscoelasticidad. ✓ Durante el movimiento articular las fuerzas de las respectivas superficies articulares pueden variar desde casi cero hasta más de diez veces el peso corporal. ✓ Las áreas de contacto de las articulaciones son de unos pocos cm^2 , como ya se ha comentado previamente, y los picos de fuerzas (tensión, compresión, cizalla, rotación, doblamiento) aplicadas suelen ser altos en esas pequeñas zonas.
c. Lubricación elastohidrodinámica : es la más apegada a la lubricación de las articulaciones sinoviales humanas, ya que el material de las superficies de contacto es relativamente suave. La presión deforma significativamente las superficies de contacto incrementando el área de contacto y afectando de manera benéfica la geometría de la película lubricante por lo que este escapa menos y favorece una mayor duración del lubricante. Las articulaciones sinoviales humanas tienen un muy bajo coeficiente de fricción. Las articulaciones sinoviales usan el mecanismo que más les convenga de acuerdo a las circunstancias de carga del momento.