- Viscoelasticità dei tessuti soffici
(1) Istituto per i Materiali Compositi e Biomedici - CNR - P.le Tecchio, 80 – 80125 Napoli; email; bassunta@unina.it (2) Istituto per i Materiali Compositi e Biomedici CNR - Dipartimento di Ingegneria dei Materiali e della Produzione - Università degli Studi di Napoli “Federico II”, P.le Tecchio, 80 – 80125 Napoli; email: nicolais@unina.it
I tessuti soffici (quali corpo vitreo, tessuti mucosi, derma, liquido sinoviale) sono materiali multicomponenti organizzati in una struttura ordinata gerarchicamente dalla scala nanometrica a quella macrometrica, che sovrintende alle proprietà e di conseguenza alle molteplici funzioni a cui essi assolvono. Essi possono essere schematizzati come sistemi di fibrille insolubili (proteine collageniche) e polimeri solubili (proteoglicani e glicosamminoglicani) che svolgono funzioni strutturali e meccaniche primarie quali quelle di assorbire gli shock meccanici e quindi di proteggere i tessuti circostanti da traumi e di mantenere la forma degli organi [1]. I tessuti soffici sono in grado di svolgere queste importanti funzioni grazie a specifiche proprietà reologiche ovvero grazie alle loro proprietà viscoelastiche.
Le proprietà viscoelastiche del muco regolano, ad esempio, l’efficienza del meccanismo di eliminazione muco-ciliare. Nella maggior parte delle malattie ostruttive che coinvolgono l’apparato respiratorio, infatti, vi è un una drastica modificazione ovvero un aumento delle proprietà viscoelastiche dei muchi e molte strategie terapeutiche mirano alla riduzione e quindi ad un ripristino delle proprietà viscoelastiche del muco in condizioni fisiologiche. Anche il liquido sinoviale che riempie le cavità diartoidali dell’uomo e dei mammiferi è capace di svolgere le sue funzioni biomeccaniche di trasmissione dei carichi, lubrificazione e protezione della cartilagine articolare grazie al suo comportamento viscoelastico. Quando l’articolazione si flette lentamente, e cioè a basse velocità di deformazione (condizione di riposo o passeggiata) il liquido sinoviale si comporta come un fluido viscoso ossia come un lubrificante. Al contrario, ad alte velocità di deformazione, ad esempio durante una corsa, si comporta come un solido elastico in grado quindi di assorbire gli shock meccanici e trasferire i carichi. In condizioni patologiche, il liquido sinoviale perde queste proprietà viscoelastiche, si comporta sempre come un fluido viscoso e non è più in grado, quindi, di proteggere i tessuti articolari da danni meccanici durante i movimenti veloci.
Per modulare e specializzare le funzioni biomeccaniche e conseguentemente le proprietà viscoelastiche dei tessuti soffici la natura regola ed ottimizza la loro struttura, ad esempio attraverso la modulazione delle proprietà biochimiche della loro componente macromolecolare.
Attraverso lo studio delle proprietà reologiche è quindi possibile stabilire una relazione tra struttura-funzione-proprietà dei tessuti soffici. La comprensione di questa relazione può essere di ausilio nell’ingegnerizzazione di sostituti capaci di coadiuvare o di sostituire le funzioni dei tessuti soffici. [2] In questo articolo saranno discusse le proprietà viscoelastiche del corpo vitreo animale ed in particolare l’effetto della specie e del genere, con lo scopo di analizzare l’influenza della struttura sulle proprietà viscoelastiche di questo tessuto.