Articolo su Rheolution
Perché la viscoelasticità è importante nel corpo umano?
della dott.ssa Dimitria Bonizol Camasao,
Senior Application Specialist presso Rheolution Inc.
In che modo questo comportamento viscoelastico può essere correlato a un organo?
Il corpo umano è costantemente sottoposto all’influenza di una serie di forze su diverse scale. Partendo dalle scale più grandi, La gravità è una forza che spinge verso il basso e che la Terra esercita su tutto il corpo. Le ossa, i muscoli e il cuore lavorano contro la gravità per permettere al corpo, ad esempio, di stare in piedi, muoversi e mandare sangue al cervello. I muscoli esercitano forze motrici su diverse parti del corpo umano quando cammini, corri, fai stretching o ti muovi in generale.
Su scala più piccola, il sangue pu…Ad ogni battito cardiaco, il sangue urta contro le pareti dei vasi sanguigni. I gas presenti negli alveoli polmonari esercitano una forza sulle loro pareti, facendoli espandere; questo, a sua volta, fa espandere i polmoni e il torace durante la respirazione. Tutti questi organi e tessuti sono composti da proteine, acqua e cellule che reagiscono a queste forze in modo passivo o attivo. La reazione a tutte queste forze è molto specifica per ogni tessuto e contribuisce al funzionamento del corpo.
Quali sono le applicazioni pratiche di queste informazioni?
Capire il fenomeno della viscoelasticità nel corpo umano è importantissimo, soprattutto per i due motivi che ti elenco qui sotto:
1. Le differenze nella viscoelasticità dei tessuti possono essere legate alla presenza di malattie
I tessuti umani, come la pelle, i muscoli, il cuore e il tessuto adiposo, hanno ciascuno una propria viscoelasticità specifica. L’elastografia, una tecnica di imaging medico, viene usata per mappare in modo non invasivo le proprietà viscoelastiche dei tessuti molli all’interno del corpo. Queste informazioni sono utili per individuare la presenza e la gravità delle malattie. Ad esempio, la fibrosi epatica consiste nella formazione di una quantità anomala di tessuto cicatriziale quando il fegato cerca di riparare e sostituire il tessuto danneggiato. La presenza di fibrosi dovrebbe tradursi in aree più dure con valori di rigidità più elevati. Pertanto, i risultati dell’elastografia possono mostrare la presenza e l’estensione della fibrosi, aiutandoti a scegliere il trattamento più adatto.
2. I trattamenti e le terapie che prevedono l’uso di qualsiasi tipo di biomateriale dovrebbero riprodurre la risposta viscoelastica naturale della sede di impianto
I biomateriali vengono utilizzati per la realizzazione di impianti medici che vengono inseriti all’interno o sulla superficie del corpo. In senso molto ampio, un biomateriale è una sostanza biologica o sintetica che, una volta impiantata nel corpo, provoca una risposta controllata da parte dell’ospite. Un biomateriale ideale dovrebbe riprodurre le proprietà del sito di impianto. Nella nostra ultima pubblicazione, ad esempio, abbiamo visto che i ricercatori stanno cercando di sviluppare innesti vascolari alternativi agli attuali innesti sintetici rigidi presenti sul mercato. Questa discrepanza di rigidità impedisce l’uso degli innesti disponibili per sostituire i vasi di piccolo diametro. Chimici, fisici, biologi e ingegneri stanno unendo le loro competenze per sviluppare biomateriali che riproducano le proprietà biologiche e meccaniche dei diversi tessuti umani, in modo che possano mantenere una risposta simile sotto l’azione di forze esterne o interne.
Per spiegare meglio quanto sia importante riprodurre le proprietà dei tessuti naturali, possiamo usare gli ingranaggi come analogia per gli organi e i tessuti del corpo umano, come illustrato qui sotto:
Diciamo che ognuno di questi ingranaggi metallici (qui rappresentati in arancione) gira a una velocità specifica per far funzionare il sistema. Ora immagina di sostituire uno di questi ingranaggi con un altro di dimensioni simili ma fatto di gomma dura (rappresentato in blu scuro). Ci aspettiamo che questo sistema continui a funzionare esattamente come prima? Ad esempio, L’attrito tra gomma e metallo è diverso da quello tra metallo e metallo, e quindi la forza che si oppone al movimento relativo degli ingranaggi sarà diversa. Forse all’inizio queste piccole differenze passeranno inosservate, ma col tempo il loro accumulo potrebbe avere ripercussioni su diverse parti del sistema.
Come puoi vedere, la viscoelasticità è una proprietà fisica strettamente legata alla funzione del tessuto. Capire questa relazione ed essere in grado di misurare questa proprietà è importante per individuare la presenza e la gravità delle malattie, migliorare l’assistenza sanitaria e sviluppare nuovi trattamenti e terapie per malattie con esigenze mediche non ancora soddisfatte.
ElastoSens™ Bio
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