Gdy się poruszamy, nasze kolana w rzeczywistości się...toczą. Taki wniosek to konsekwencja nowatorskiego modelu tarcia, przedstawionego przez naukowców z Politechniki Bydgoskiej. Model można wykorzystać w medycynie i w mechanice urządzeń. Może on pomóc w tworzeniu terapii przeciw obniżaniu się sprawności układu ruchowego człowieka.
W kolanach, ciecz synowialna odgrywa rolę cienkiej warstwy smaru. Rozdziela ona w obrębie stawów części trące kości pokryte tkanką chrzęstną. Ciecz składa się głównie z wody z niewielkimi ilościami biopolimerów (głównie kwasu hialuronowego), fosfolipidów oraz białek. Składniki te są krytycznie ważne i współdziałają ze sobą w skomplikowany, wciąż nie do końca rozumiany przez naukowców sposób. W wyniku oddziaływania tarcia ślizgowego na fosfolipidy powstają micele - to właśnie one działają między chrząstkami jak rolki lub kulki w łożysku i przekształcają tarcie ślizgowe w tarcie toczne. Dlaczego tarcie toczne jest lepsze od tarcia ślizgowego? Naukowcy przytaczają przykład samochodu, który chcemy przesunąć. Jeśli wszystkie koła mogą się swobodnie obracać, a zatem gdy toczą się po podłożu, jest to możliwe. Ale gdy zaciągniemy hamulec ręczny i zablokujemy koła, ten sam samochód ani drgnie. Dzieje się tak, ponieważ między oponami a ziemią, zamiast tarcia tocznego, mamy do czynienia z istotnie większym tarciem ślizgowym.
Staw pracuje więc jak układ mechaniczny z łożyskami tocznymi, tyle że niezwykłymi, bo pojawiającymi się wyłącznie wtedy, gdy są naprawdę potrzebne.
