Implementazione e validazione di un protocollo per la caratterizzazione meccanica della cartilagine articolare mediante indentazione del complesso osteocondrale = Implementation and validation of a protocol for the mechanical characterisation of articular cartilage by indentation of the osteochondral complex

La cartilagine articolare è un tessuto altamente specializzato che rappresenta una parte integrante del sistema muscolo-scheletrico. Il tessuto cartilagineo è composto da una matrice solida e dal fluido interstiziale, l’interazione tra questi costituenti definisce la risposta meccanica della cartilagine. La funzione principale della cartilagine è quella di consentire il movimento relativo tra i segmenti ossei che costituiscono un’articolazione e resistere e ridistribuire sul tessuto osseo sottostante i carichi elevati generati durante le attività quotidiane. La cartilagine articolare è stata studiata utilizzando diversi approcci mirati a determinare proprietà specifiche del tessuto (tribologiche e meccaniche) su campioni di cartilagine isolata dall’osso subcondrale. Questo approccio però trascura la risposta complessiva del compartimento osteocondrale di cui la cartilagine articolare è parte integrante. Un approccio alternativo è eseguire una prova di indentazione, prova che consente di studiare la risposta dell’intero complesso osteocondrale e di determinare il comportamento meccanico della cartilagine in situ. Numerosi studi hanno utilizzato questa tecnica per studiare la risposta, istantanea o all’equilibrio, della cartilagine articolare. I protocolli di prova si differenziano per i parametri utilizzati. Focalizzandoci sulle prove di misura della risposta istantanea, i dati disponibili in letteratura evidenziano l’importanza della scelta del tipo e del diametro dell’indentatore nonché della profondità di indentazione. Questo lavoro ha avuto l’obiettivo di standardizzare i parametri di esecuzione della prova di indentazione determinando come questi influiscono sul modulo elastico istantaneo della cartilagine. I risultati ottenuti dimostrano che è possibile ottenere risultati confrontabili definendo la profondità di indentazione come percentuale dello spessore locale della cartilagine articolare ed eseguendo la prova con un diametro dell’indentatore superiore a 6 mm. Questo protocollo di prova sarà utilizzato sia per eseguire mappature dell’intera superficie articolare per determinare la risposta, istantanea e all’equilibrio, della cartilagine articolare sia per implementare una prova di indentazione che consenta anche di studiare le modalità di trasferimento del carico al tessuto osseo subcondrale e trabecolare con tecniche di correlazione di immagini digitali. Questo approccio integrato consentirà di studiare come patologie degenerative alterino la risposta meccanica del compartimento osteocondrale.