|
|
Studium tření a mazání kyčelní kloubní náhrady s povlakem
Balcárek, Ondřej ; Horák, Zdeněk (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Diplomová práce byla zaměřená na studium vlivů nového hydrogelového povlaku a materiálových kombinací na velikost součinitele tření a formování mazacího filmu v konformním kontaktu kyčelní kloubní náhrady. Experimenty probíhaly v konfiguraci ball-on-cup s využitím kyčelního kyvadlového simulátoru. Formování mazacího filmu bylo pozorováno za pomocí fluorescenční mikroskopie. Výsledky ukázaly, že aplikace povlaku neměla jednoznačný vliv na součinitel tření. Nicméně u párů s povlakovanou jamkou došlo ke snížení CoF přibližně o 20 %. Obecně nižší tření bylo zaznamenáno v případě aplikace keramické kloubní hlavice. Ještě překvapivější výsledky byly naměřeny v rámci analýzy mazání, kdy v případě použití kovových hlavic došlo dokonce ke snížení tloušťky mazací vrstvy. Keramické páry vykazovaly velmi stabilní chování. Kromě tření a mazání byla dále hodnocena topografie implantátů a byla analyzována jejich smáčivost. Ačkoliv by měl být polymerní povlak silně hydrofilní, povrchové vlastnosti byly ovlivněny pouze v omezené míře, což určitým způsobem objasňuje, proč nedošlo k zásadnímu zlepšení tribologického chování náhrady. Jelikož aplikovaný povlak byl již patentovaný a jeho účinnost byla jasně prokázána z hlediska snížení míry opotřebení, je vhodné se této tematice dále věnovat, přičemž větší pozornost by měla být věnována dlouhodobým experimentům. Na základě získaných dat se totiž zdá, že z krátkodobého hlediska je přínos povlaku prakticky zanedbatelný. Je však nutné vyzdvihnout, že aplikací povlaku nedošlo až na drobné výjimky ani ke zhoršení vlastností, což je důležitý výstup této práce.
|
|
|
Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, analysis and computational simulations
Pustějovská, Petra ; Málek, Josef (vedoucí práce) ; Süli, Endré (oponent) ; Jäger, Willi (oponent) ; Maršík, František (oponent)
iv Název práce: Biochemické a mechanické procesy v synoviálních tekutinách - modelování, analýza, počítačové simulace Autor: Petra Pustějovská (petra.pustejovska@karlin.mff.cuni.cz) Školící pracoviště: Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Josef Málek CSc., DSc. (malek@karlin.mff.cuni.cz) Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze, Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Willi Jäger (jaeger@iwr.uni-heidelberg.de) Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Abstrakt: Synoviální tekutina je polymerní roztok, který se obecně chová jako viskoelastická tekutina, a to především díky obsaženým makromolekulám hyaluronanu. V této práci se zabýváme biologickými a biochemickými vlastnostmi synoviálních tekutin, dále jejich komplexní reologií a jejich interakcí se synoviálními membránami během filtrace. Z matema- tického hlediska modelujeme synoviální tekutiny jako vazké nestlačitelné tekutiny, pro něž jsme vyvinuli nový zobecněný model mocninného typu, jehož exponent závisí na koncen- traci výše zmíněného hyaluronanu. Takový popis je adekvátní, pokud synoviální tekutina nepodléhá vysokým zátěžovým testům. Dále...
|
|
|
THE BIOCHEMICAL PROCESS OF LUBRICANT FILM FORMATION INSIDE HIP JOINT REPLACEMENT
Rufaqua, Risha ; Ruggiero,, Alessandro (oponent) ; Muoz, Anna Neus Igual (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the lubricant film formation chemistry on hip implant material surfaces with synovial fluid components. Biochemical and tribological properties of synovial fluid after joint replacement are focused, precisely on the chemical composition of the formed lubricating film and chemical structural changes of the associated constituents under mechanical loading. Nevertheless, the synovial fluid components‘ chemical structural changes after the joint replacement are rarely addressed and require further attention. Including metal and ceramics, various combination implant materials were applied within the lubricants of synovial fluid constituents separately and different model synovial fluids to reveal the biochemical reactions and frictional coefficients for understanding the possible lubrication mechanism. Raman Spectroscopic technique is manifested as the most appropriate method to explain the biochemical behaviour of synovial fluid and chemisorption on the surface of the implant material. The method is depicted presenting two different studies focusing on the chemical structure of the synovial fluid film on the implant surface and frictional coefficient measurement of the contact pair within the artificial hip joint. This latest methodological precedent also facilitates to evaluate the chemical structural change of the synovial fluid due to the tribological activity in the hip prosthesis. The thesis expounds original results concerning biotribology to increase the depth of knowledge on joint replacement procedure and to enhance the longevity of the orthopaedic implantations.
|
|
|
Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, analysis and computational simulations
Pustějovská, Petra
iv Název práce: Biochemické a mechanické procesy v synoviálních tekutinách - modelování, analýza, počítačové simulace Autor: Petra Pustějovská (petra.pustejovska@karlin.mff.cuni.cz) Školící pracoviště: Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Josef Málek CSc., DSc. (malek@karlin.mff.cuni.cz) Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze, Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Willi Jäger (jaeger@iwr.uni-heidelberg.de) Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Abstrakt: Synoviální tekutina je polymerní roztok, který se obecně chová jako viskoelastická tekutina, a to především díky obsaženým makromolekulám hyaluronanu. V této práci se zabýváme biologickými a biochemickými vlastnostmi synoviálních tekutin, dále jejich komplexní reologií a jejich interakcí se synoviálními membránami během filtrace. Z matema- tického hlediska modelujeme synoviální tekutiny jako vazké nestlačitelné tekutiny, pro něž jsme vyvinuli nový zobecněný model mocninného typu, jehož exponent závisí na koncen- traci výše zmíněného hyaluronanu. Takový popis je adekvátní, pokud synoviální tekutina nepodléhá vysokým zátěžovým testům. Dále...
|
|
|
Tření a mazání kloubní chrupavky
Hilšer, Pavel ; Daniel, Matej (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Práce se zabývá způsobem, jak přítomnost kyseliny hyaluronové a fosfolipidů ovlivňuje tření a mazání synoviální chrupavky s důrazem na optimalizaci viskosuplementů. Toho je docíleno pomocí analýzy součinitele tření pro různá maziva na pin-on-plate tribometru. Chrupavka je mazána modelovou synoviální kapalinou, konvekčním viskosuplementem a optimalizovaným viskosuplementem s fosfolipidy. Pro pozorování, jak viskosuplementy ovlivňují součinitel tření chrupavky v lidském těle, jsou smíchány v příslušném poměru s modelovou synoviální kapalinou, která se v lidských kloubech nachází. Měřením bylo zjištěno, že chrupavka mazaná konvenčním viskosuplementem má relativně vysoký součinitel tření a oproti tomu optimalizovaný viskosuplement s fosfolipidy má tření nižší. To samé platí, když jsou viskosuplementy smíchány s modelovou synoviální kapalinou, což může vést k vývoji nového, lepšího viskosuplementu na bázi kyseliny hyaluronové a fosfolipidů.
|
|
|
Studium mazání náhrady kolenního kloubu
Sýkora, Tomáš ; Horák, Zdeněk (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá experimentální analýzou mazání náhrady kolenního kloubu. Experimenty jsou realizovány na simulátoru, jenž dokáže aplikovat podmínky stanovené příslušnou normou a pozorovat jevy na femorotibiálním rozhraní pomocí fluorescenční mikroskopie. Cílem práce je objasnit vliv jednotlivých složek synoviální kapaliny na proces mazání, přičemž hodnota intenzity fluorescence vyjadřuje bezrozměrný parametr tloušťky mazacího filmu. Experimentům se synoviální kapalinou předchází fundamentální studie s minerálními oleji, která umožňuje náhled na transformaci kontaktu v průběhu cyklu chůze. Výsledky jsou zaznamenány v grafech jako závislost intenzity na čase, a to včetně snímků, které zachycují jevy vyskytující se v kontaktní oblasti a blízkém okolí. Výsledky experimentů ukazují, že protein -globulin vytváří na povrchu tenkou vrstvu, na kterou se pomocí proteinové interakce naváže albumin, čímž dochází k navýšení tloušťky mazacího filmu. Proteinová interakce je podpořena kyselinou hyaluronovou a fosfolipidy, které stabilizují vytvořenou strukturu. Z hlediska mazání je chování filmu podmíněno komplexním složením synoviální kapaliny. Práce rozšiřuje okruh informací o chování synoviální kapaliny a může být přínosem pro budoucí vývoj kolenních implantátů.
|
|
|
Studium tokových a viskoelastických vlastností laboratorně připravených synoviálních kapalin pomocí makroreologických technik
Veldamonová, Aneta ; Heger, Richard (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá přípravou a následnou charakterizací umělé synoviální kapaliny. Příprava byla zaměřena především na výběr vhodných poměrů látek nacházejících se v reálné synoviální kapalině a majících vliv na tokové a viskoelastické vlastnosti (kyselina hyaluronová, lubricin, fosfolipidy a proteiny), zjištěných na základě podrobného studia odborné literatury. Za účelem ověření vlastností laboratorně připravené synoviální kapaliny byla charakterizována i reálná synoviální kapalina z hlezna koně, která byla získána z Veterinární a farmaceutické univerzity v Brně. Vzorky reálné i synoviální kapaliny byly charakterizovány pomocí makroreologických technik. Experimentálně získaná data byla dále porovnávána s daty z patentu, ze kterého se vycházelo při přípravě umělé synoviální kapaliny. Jako doplňková metoda k charakterizaci synoviálních kapalin byla použita klasická termogravimetrie a izotermální termogravimetrie pro studium vlhkosti a vázanosti vody.
|
|
|
Mazání kolenní náhrady
Sadecká, Kateřina ; Horák, Zdeněk (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Práce se zabývá mazáním totální kolenní náhrady za použití metody fluorescenční mikroskopie, která umožňuje jedinečný vhled přímo do kontaktu mezi femoralní a tibiální komponentou. Cílem bylo zjistit vliv složení synoviální kapaliny (tedy složek albuminu, -globulinu, kys. hyaluronové a fosfolipidů) na tloušťku filmu a chování proteinů v kontaktu a také změny kontaktní oblasti v průběhu natočení. Jelikož se jedná o první experimentální práci zkoumající primárně mazání kolenní náhrady, byly na simulátoru kolenního kloubu aplikovány pouze jednoduché cykly natočení a zatížení. Výstupem experimentů byla fluorescenční intenzita, která odpovídá bezrozměrné tloušťce filmu, v čase. Podstatným výstupem jsou také snímky přímo ukazující fluorescenčně označené proteiny v kontaktní oblasti. Výsledky ukazují, že existují zásadní rozdíly v mazání mezi různými polohami natočení vzhledem ke změně polohy, tvaru a chování kontaktní oblasti. Zásadní je i složení maziva, neboť samotné proteiny tvoří poměrně silný mazací film, jejich kombinace pak vede ke značnému snížení tloušťky filmu, kvůli výrazné tvorbě shluků a komplexní kapalina netvoří sice nejsilnější vrstvu, ale zato může tvořit poměrně souvislý film.
|
|
|
The effect of synovial fluid composition on friction of joint cartilage
Furmann, Denis ; Daniel, Matej (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
This thesis deals with the study of the effect of the constituents of the model synovial fluid on the frictional properties of articular cartilage. The influence of constituents, concentration, speed and load is observed. Experiments were performed on a commercial tribometer at configuration pin-on-plate. Several types of lubricants containing synovial fluid constituents have been selected for the experiments. Lubricants were prepared at two concentrations, the concentration of healthy individuals and at a concentration typical of for osteoarthritic patients. Speeds 5 and 10 mm/s and 5 and 10 N loads were used for all experiments. It is shown that when using only lubricant containing proteins, no difference in the coefficient of friction is observed and the effect of concentration is also not observed. The addition of hyaluronic acid has a synergistic effect with -globulin, however in the case of lubricants containing albumin, the effect is opposite. After the addition of phospholipids, no significant effect on friction is observed in -globulin containing lubricants. No significant effect of the composition and concentration of the lubricants is observed with the load change.
|
|
|
Vliv složení synoviální kapaliny a topografie třecích povrchů na mazání kloubních náhrad
Hekrle, Pavel ; Vampola, Tomáš (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Hlavním účelem této diplomové práce je zjistit vliv složení synoviální tekutiny a dále vliv povrchových mikrotextur na mazání kyčelních náhrad. Pro všechny experimenty byl použit kyčelní simulátor fungující na principu kyvadla. Jako kontaktní páry byly použity kovové hlavice (CoCrMo) od firmy B Braun a acetabula z optického skla, která umožňují náhled do kontaktu. Rozměry jamek byly vytvořeny na základě rozměrů skutečných implantátů. Experimenty s povrchovými mikrotexturami simulovaly chůzi po dobu 210 s a byl pozorován vývoj mazacího filmu v závislosti na čase. Výsledky ukázaly, že všechny typy testovaných struktur zlepšily mazání v kontaktní oblasti, přičemž nejlépe dopadly čtvercové a trojúhelníkové struktury. Druhá část experimentů byla provedena na základě faktu, že složení synoviální tekutiny u zdravých lidí a u pacientů s různými stádii osteoartrózy, se liší. V rámci práce byly proto porovnány experimenty s různými modelovými tekutinami, které svým složením odpovídají různým skupinám pacientů. U modelové tekutiny, která odpovídá pacientům s osteoartrózou, byly následně provedeny experimenty s jednotlivými složkami a jejich kombinacemi, aby mohlo být detailněji popsáno, jak tyto složky ovlivňují mechanismus utváření mazacího filmu. Výsledky dokazují, že změna složení synoviální tekutiny u pacientů s osteoartrózou může mít zásadní vliv na tvorbu mazacího filmu uvnitř páru.
|
host ::
RSS.