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Quando la cartilagine viene deformata, giocche di acqua escono dalla superficie. Questo è dovuto al movimento di acqua. La matrice è elastica, e l’acqua è incomprimibile. Quando viene stressato, l’acqua muove attraverso i pori. Il flusso per unità di area , Q, è dovuto al gradiente di pressione dp/dx. dp Q= K dx K è il coefficiente di permeabilità idraulica, che varia con: •Zona della matrice (K è minore all’interno del cartilagine) •Contenuto di acqua •Deformazione Valore di K nel carti. umana=1.18 10 -15 m 4 /Ns K varia molto. Un equazione empirica per K è K Ae αε − = A e α sono costanti che dipendano d P. ε èla deformazione Il test meccanico più comune è l’indentazione: si applica un carico, poi viene rilasciato e misurato il creep. Per piccole indentazioni, c’è un ricupero instantaneo, poi una fase di ricupero totale lento. Questo succede solo in un bagno di sol fisiologica, non in aria. In altri sistemi si usa un pistone con stantufo poroso, che permette l’entrata e l’uscita di acqua. comp. K, 10 -15 m 4 /Ns H 2 0%wt modulus MPa N 5.64 0.49 76 A 0.85 4.67 81 M 0.41 0.81 74 Strain compressivo con tempo per A (cartilagine articolare), M (menisco) e N (cartilagine nasale). 6
Sotto compressione, la risposta a una deformazione costante è tipica di un materiale viscoelastico ε σ t t Cartilagine:compartamento tensile In tensione, sono sopratutto le fibre di cartilagine che supportano cariche. La curva sforzo deformazione è quella tipica di collagene, con le tre zone (toe- esponenziale, e lineare). Non si arriva a una zona lineare ampia perche le fibre rompono prima di radirizzare. Un equazione empirica che descrive il comportamento è B Ae ( 1) ε σ = − Derivare l’equazione per il modulo elastico Curve sforzo-deformazione // e perp alla superficie articolare. 1,2,3 sono le pr<strong>of</strong>ondità, 1 meno pr<strong>of</strong>ondo. Quindi il modulo è più elevato vicino alla superficie e perpendicolare (v. Figura). Modulo elastico (1, parallelo) 23 MPa , strain massimo 60-120%, sforzo a rottura 9- 18 MPa 7
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