viscoelasticity

viscoelasticity combină proprietățile elastice ale substanțelor și proprietățile vâscoase ale fluidelor și se găsește în corpul uman, pe lângă sânge, în principal în țesuturile moi. În sânge, vâscozitatea substanței crește ca parte a sindromului de hiperviscozitate. În țesuturile moi, tulburările viscoelasticității pot apărea în contextul bolilor neuromusculare.

Ce este viscoelasticitatea?

Materialul se poate comporta în mai multe feluri. Un comportament material posibil este elasticitatea, care permite țesăturilor să revină la poziția inițială după ce au fost supuse forței. Vâscozitatea descrie vâscozitatea unui fluid și corespunde astfel unei măsuri a debitabilității unui lichid.

Viscoelasticitatea este un amestec dintre comportamentul material al elasticității și comportamentul de curgere al vâscozității. În consecință, materialele viscoelastice prezintă atât un comportament vâscos cât și un material elastic. Acestea combină anumite proprietăți materiale ale solidelor cu proprietățile materiale ale fluidelor.

Efectele viscoelastice depind de factori precum temperatura, timpul și frecvența. Proprietățile viscoelastice ale substanțelor joacă un rol important în biofizică. De exemplu, sângele are viscoelasticitate. Același lucru se aplică țesuturilor moi și altor asociații celulare.

În acest context, sângele este, de exemplu, un lichid non-newtonian și nu poartă vâscozitatea (vâscozitatea sângelui) ca o constantă materială, ci îl schimbă cu efectele forfecării. Fluidele newtoniene, pe de altă parte, prezintă un comportament liniar vâscos și au astfel o vâscozitate independentă de sarcină, în timp ce fluidele viscoelastice precum sângele reacționează la anumite sarcini cu elasticitate.

Funcție și sarcină

Țesuturile moi sunt țesuturile moi precum țesutul adipos, țesutul muscular și țesutul conjunctiv. Ele constau din colagen, părți de elastină și substanța de bază. Această structură se numește matricea extracelulară a țesutului moale. Substanța de bază constă într-o mare parte din apă, fibroblastele și condroblastele producând fibrele și substanța de bază a țesutului moale.

Viscoelasticitatea este una dintre proprietățile mecanice ale țesuturilor moi. Cu o tensiune relativ mică sub formă de întindere scăzută, elastina din țesătură asigură rigiditatea. Energia de distorsiune este stocată în elastină. Fibrele de colagen conținute în țesut au o formă ondulată atunci când sunt în repaus și sunt relativ elastice. Cu cât țesutul se deformează mai mult, cu atât se întind în direcția deformării. După relaxare, fibrele cresc din nou rigiditatea țesutului.

Comportamentul țesăturii este similar cu un ciorapi din nailon. Elastina preia rolul benzii de cauciuc nylon, iar colagenul îndeplinește funcția fibrelor de nailon. În acest sens, colagenul limitează întinderea țesutului și astfel protejează împotriva rănilor.

Prin urmare, țesutul moale uman poate fi sever deformat și poate reveni la forma sa inițială.

Viscoelasticitatea fizică poate fi, de asemenea, observată în raport cu sângele. Chimic vorbind, sângele este o suspensie a apei fluide newtoniene și a componentelor celulare, adică a materialului. Sângele este un lichid non-newtonian și, prin urmare, prezintă proprietăți de curgere diferite decât apa. Din cauza eritrocitelor pe care le conține, viscoelasticitatea sângelui este mai mare decât cea a plasmei. Vâscozitatea crește odată cu valoarea hematocritului și a debitului. Datorită deformabilității globulelor roșii (eritrocitelor), comportamentul de curgere a sângelui nu seamănă cu cel al unei suspensii celulare atunci când debitul crește, ci se schimbă în comportamentul fluxului unei emulsii.

Boli și afecțiuni

Bolile neuromusculare cresc viscoelasticitatea în țesuturile musculare și fasciale. Această creștere a viscoelasticității fascii exercită presiune asupra țesutului miofascial. Creșterea viscoelasticității în țesutul miofascial în sine nu a fost încă cercetată în mod concludent, dar pare a fi legată de disfuncția sau reglarea incorectă a sistemului nervos simpatic.

Bolile neuromusculare formează un grup neomogen de boli ale celulelor musculare, transmisia neuromusculară sau nervii periferici. Bolile neuromusculare includ, în special, miopatii și neuropatii. Miopatiile sunt boli non-neurogene cu modificări structurale sau limitări funcționale ale mușchilor afectați, care în majoritatea cazurilor afectează mușchii scheletici striați. Distrofia musculară este un exemplu de miopatie.

Neuropatiile sunt boli ale nervilor periferici fără origine traumatică. Neuropatia poate afecta nervii singulari sau multipli. Manifestările obișnuite sunt durerea sau pierderea iritației în zona afectată. Într-un episod târziu, apare paralizia flasca a mușchilor afectați. Miopatiile se caracterizează prin slăbiciuni sau degenerare a țesutului muscular, care pot fi atribuite unor relații precum mutația genetică sau insuficiența mitocondrială.

Tulburările viscoelastice pot apărea nu numai în țesutul moale al corpului. De exemplu, un complex de simptome al sângelui cauzat de o concentrație crescută de paraproteine ​​în plasma sanguină este cunoscut sub numele de sindrom de hiperviscozitate. Din cauza vâscozității crescute, debitul de sânge este redus. Sindromul de hiperviscozitate apare în special în contextul bolilor maligne, cum ar fi mielomul multiplu sau boala Waldenström.

Bolile benigne, cum ar fi sindromul Felty, lupus eritematos sau artrita reumatoidă pot fi, de asemenea, asociate cu creșterea vâscozității. De obicei, pacienții suferă de oboseală, sentimente de slăbiciune și lipsa respirației.

Anemia (anemia) este cauzată de mucoase și hemoragii. Este favorizat de afectarea trombocitelor. Disfuncția trombocitelor rezultă dintr-o obstrucție a receptorilor de coagulare. Trombocitele sunt acoperite cu paraproteine ​​și nu se mai leagă de receptori, ci interacționează în schimb cu formarea fibrinei. Simptomele rezultate sunt similare cu cele ale microangiopatiei. Riscul de tromboză și tromboembolism crește semnificativ.