Биомеханика хряща: от основных фактов к задачам тканевой инженерии

Суставной хрящ — тонкая ткань, покрывающая концы длинных костей в области суставов. Он обеспечивает передачу нагрузки между соседними костями и позволяет им практически беспрепятственно скользить относительно друг друга. Восстановление суставного хряща представляет собой технологическую и научную проблему, для решения которой предложено множество подходов. Одним из основных препятствий остаётся необходимость учитывать его сложные механические свойства при разработке методов восстановления. В этом обзоре сначала описаны основные типы механического поведения суставного хряща, чтобы познакомить с ними неспециалистов. Затем показано, как исследователи постепенно определяли конкретные механические параметры с помощью математических моделей. Некоторые наблюдения, касающиеся биомеханических свойств суставного хряща, по-прежнему недостаточно изучены, в частности различия в жёсткости внеклеточного матрикса, измеренной на микро- и миллиметровом уровнях. Тем не менее в биоинженерных разработках стратегии восстановления суставного хряща должны учитывать его основные механические свойства: способность выдерживать высокие нагрузки благодаря трём механизмам — упругости, пороупругости и набуханию. Наконец, подчёркивается необходимость изучать механические свойства суставного хряща в разных масштабах, особенно градиенты этих свойств вокруг клеток и по глубине хряща, а также различия между показателями, измеренными в разных масштабах. Такой многоуровневый подход может значительно повысить эффективность методов восстановления суставного хряща.