„Počet umělých kloubů neustále narůstá, protože se lidé dožívají vyššího věku a jsou aktivnější. Vývoj jde sice neustále kupředu, ale problémem, který přetrvává, je omezená životnost náhrad,“ vysvětluje Nečas z Ústavu konstruování na brněnském Vysokém učení technickém (VUT).
Za zkoumáním tření v kloubech se vydal až do Japonska. Kjúšská univerzita se tam snaží vyvinout náhradu chrupavky už dvě dekády. S tamními vědci strávil Brňan sedm měsíců.
„Aby nebylo nutné vyměňovat celý kloub, snaží se japonští kolegové vyvinout materiál, který by se choval podobně jako chrupavka. Ta dokáže v kloubu zajistit tak nízké tření, že jeho úroveň odpovídá bruslení na ledě. Proto je pro zdravého člověka pohyb přirozený a bezbolestný,“ přiblížil.
Chtějí snížit počet operací
I přes dvacetiletý výzkum se však zatím nepodařilo přijít s takovým materiálem, který by vydržel zátěž odpovídající podmínkám v lidském těle.
Nečas s kolegy na brněnské univerzitě vzorky z Japonska testuje. „Chtěli bychom přispět ke snížení počtu kompletních kloubních náhrad a jejich opakovaných operací,“ zdůrazňuje.
Třením, opotřebením a mazáním v biologických systémech se Nečas zabývá na fakultě strojního inženýrství. Díky biotribologii, jak se jeho obor nazývá, může zjistit, proč a za jakých podmínek dochází k opotřebení kloubních náhrad.
„Využívá se ale i v mnoha dalších oblastech. Biotribologové řeší třeba otírání očního víčka o kontaktní čočku, kontakt zubního kartáčku s dásněmi nebo problematiku zpracování potravy,“ podotýká Nečas. Sám upírá největší pozornost na klouby v koleni a kyčli.
Tření a mazání vědci opomíjeli
Při námaze dochází vlivem otírání k úbytku materiálu, uvolněné částečky reagují s okolními tkáněmi a objevují se zánětlivé reakce.
„Nakonec se implantát z kosti uvolní a je nutné znovu operovat. Starším lidem může náhradní kyčelní kloub vydržet i patnáct let,“ vyčísluje. U mladších nebo aktivnějších to však podle něj může být doba výrazně kratší.
„Třeba jen tři roky. Je to velmi individuální. Vědci se většinou soustředili pouze na opotřebení, a ne na celý tribologický proces, který zahrnuje i tření a mazání,“ říká.
Pokud je v kloubu zhoršené mazání, zvýší se při pohybu tření mezi hlavičkou a kloubní jamkou. Materiál se více odírá, po nějakém čase náhrada selže a pacient musí znovu na operaci.
„My jsme se na VUT jako jedni z prvních na světě dokázali podívat na mazací film uvnitř umělého kyčelního kloubu. Samozřejmě na simulátoru, provádět taková měření v lidském těle není možné. Zjistili jsme například, že zásadní roli v procesu mazání hraje kyselina hyaluronová s fosfolipidy,“ jmenuje některé poznatky z vlastního výzkumu Nečas.
