Publication detail

Towards the Understanding of Lubrication Mechanisms in Total Knee Replacements – Part I: Experimental Investigations

NEČAS, D. VRBKA, M. MARIAN, M. ROTHAMMER, B. TREMMEL, S. WARTZACK, S. GALANDÁKOVÁ, A. GALLO, J. WIMMER, M. KŘUPKA, I. HARTL, M.

Czech title

Objasnění mechanismů mazání v náhradě kolenního kloubu – Část I: Experimentální studium

English title

Towards the Understanding of Lubrication Mechanisms in Total Knee Replacements – Part I: Experimental Investigations

Type

journal article in Web of Science

Language

en

Original abstract

This contribution is aimed at the detailed understanding of lubrication mechanisms within total knee replacement. While Part I is focused on the experimental investigation, Part II deals with the development of a predictive numerical model. Here, a knee simulator was used for direct optical observation of the contacts between a metal femoral and a transparent polymer components. Transient dynamic conditions were applied. Mimicked synovial fluids with fluorescently labelled constituents were used as the test lubricants. The results showed that γ-globulin forms thin boundary lubricating film, being reinforced by the interaction of phospholipids and hyaluronic acid. Further development of lubricating film is attributed to albumin layering. Based on the results, a novel lubrication model of the knee implant is proposed.

Czech abstract

Tato studie je zaměřena na detailní porozumění mechanismů mazání v náhradě kolenního kloubu. Zatímco část I představuje experimentální pozorování, část II se zabývá vývojem prediktivního numerického modelu. V této části studie byl využit kolenní simulátor pro přímé optické pozorování kontaktu kovové femorální komponenty a vložky zhotovené z průhledného polymeru. Byly aplikovány proměnné dynamické podmínky. Jako mazivo byly využity modelové synoviální kapaliny s fluorescenčně označenými složkami. Výsledky ukázaly, že γ-globulin má tendenci formovat tenkou meznou vrstvu, která je vyztužená fosfolipidy v interakci s kyselinou hyaluronovou. Další nárůst mazacího filmu je připisován vrstvení albuminu. Na základě výsledků je představen nový teoretický model mazací vrstvy v kolenní náhradě.

English abstract

This contribution is aimed at the detailed understanding of lubrication mechanisms within total knee replacement. While Part I is focused on the experimental investigation, Part II deals with the development of a predictive numerical model. Here, a knee simulator was used for direct optical observation of the contacts between a metal femoral and a transparent polymer components. Transient dynamic conditions were applied. Mimicked synovial fluids with fluorescently labelled constituents were used as the test lubricants. The results showed that γ-globulin forms thin boundary lubricating film, being reinforced by the interaction of phospholipids and hyaluronic acid. Further development of lubricating film is attributed to albumin layering. Based on the results, a novel lubrication model of the knee implant is proposed.

Keywords in Czech

Totální náhrada kolene; Kolenní simulátor; Fluorescenční mikroskopie; Mazání; Experiment

Keywords in English

Total knee replacement; Knee simulator; Fluorescent microscopy; Lubrication; Experiment

Released

01.04.2021

Publisher

Elsevier

Location

Nizozemsko

ISSN

0301-679X

Volume

156

Number

4

Pages from–to

106874–106874

Pages count

13

BIBTEX


@article{BUT167649,
  author="David {Nečas} and Martin {Vrbka} and Max {Marian} and Benedict {Rothammer} and Stephan {Tremmel} and Sandro {Wartzack} and Adéla {Galandáková} and Jiří {Gallo} and Markus A. {Wimmer} and Ivan {Křupka} and Martin {Hartl},
  title="Towards the Understanding of Lubrication Mechanisms in Total Knee Replacements – Part I: Experimental Investigations",
  year="2021",
  volume="156",
  number="4",
  month="April",
  pages="106874--106874",
  publisher="Elsevier",
  address="Nizozemsko",
  issn="0301-679X"
}