mazání, tření a opotřebení kloubních náhrad

Biotribologie

Biotribologie zkoumá tribologické procesy v živých organismech a na rozhraní mezi biologickými a umělými povrchy. Jedná se o multidisciplinární obor, který zahrnuje aspekty biologie, fyziky povrchů, materiálů, chemie, biomechaniky a obecně také strojírenství. Náš výzkumný program se zaměřuje na objasnění procesů tření, mazání a opotřebení v náhradách velkých kloubů člověka. Také se zabýváme analýzou tření a mazání kloubní chrupavky a posuzujeme vliv viskosuplementace, která patří mezi konvenční metody léčby kloubů postižených osteoartrózou.

Charakteristika výzkumu

S využitím našich experimentálních zařízení jsme schopni velmi přesně analyzovat vývoj tloušťky mazacího filmu mezi třecími povrchy kloubních komponent. Pro tyto účely používáme dvě optické metody: optickou interferometrii pro stanovení tloušťky filmu s přesností 1 nm a fluorescenční mikroskopii, která navíc umožňuje stanovit roli jednotlivých složek obsažených v synoviální kapalině. Z pohledu klinické praxe se v rámci dlouhodobé spolupráce s Ortopedickou klinikou Fakultní nemocnice Olomouc zaměřujeme na experimentální studium tření, opotřebení a mazání umělých kyčelních kloubů s ohledem na vliv materiálu a geometrie implantátu. Rovněž se zabýváme hodnocením objemového opotřebení extrahovaných kloubních párů. Pro to využíváme metodu 3D optického skenování. Všechny výše uvedené optické metody byly vyvinuty v naší laboratoři. Jako první na světě jsme dokázali změřit tloušťku mazacího filmu v umělém kyčelním kloubu s uvažováním reálné konformity povrchů. Další oblastí, kam směřuje náš výzkum, je biotribologie kloubní chrupavky. Zde je naší snahou popsat vývoj součinitele tření a mazacího filmu v závislosti na použitém viskosuplementu, který využívají lékaři při léčbě artrotických kloubů. Cílem je stanovit vhodný preparát s ohledem na složení synoviální kapaliny konkrétního pacienta a zajistit tak maximální léčebný účinek. Globálně spolupracujeme například s Research Center For Advanced Biomechanics v Kyushu University, Rush University v Chicagu, University of Arkansas nebo University of Waterloo nedaleko kanadského Toronta.

Laboratorní vybavení

  • kyvadlový simulátor kyčelního kloubuTribometr v konfiguraci kulička-disk s optickou interferometrií
  • simulátor kyčelního a kolenního kloubu s časově proměnným zatížením a kinematikou
  • optický profilometr Bruker Contour GT X8
  • univerzální tribometr Bruker UMT TriboLab
  • univerzální tribometr Rtec
  • vysokorychlostní kamera Phantom v710
  • vysokorychlostní kamera Andor Neo
  • optický skener
  • rotační viskozimetr RotoViscoTM 1
  • tribometr v konfiguraci kulička-disk
  • tribometr v konfiguraci pin-plate s recipročním pohybem