Abstract
Collagen fibres form cross-helical, cross-ply or quasi-random feltworks in extensible connective tissues; strain-induced reorientation of these networks gives rise to the non-linear mechanical properties of connective tissue at finite strains. Such tissues are also generally viscoelastic (i.e. display time-dependent properties). The hypothesis that time-dependent reorientation of collagen fibres is responsible for the viscoelasticity of such tissues is examined here using time-resolved X-ray diffraction measurements during stress-relaxation and creep transients applied to rat skin and bovine intramuscular connective tissue. Differences in the intensity and angular orientation of the third and fifth orders of the 67 nm meridional D-spacing of collagen molecules were shown before and after the application of loads or displacements. However, no changes in the D-spacing or angular orientation of collagen occurred during the time course of either stress-relaxation or creep in both tissues. This indicates that collagen fibre reorientation is not a primary source of their viscoelastic properties. The non-linear (strain-dependent) nature of the stress-relaxation response in these tissues suggests that relaxation processes within the collagen fibres or at the fibre-matrix interface may be responsible for their viscoelastic nature
چکیده
رشته های کلاژن درون بافت های پیوندی کشش پذیر به شکل مارپیچ های ضربدری، لایه های ضربدری یا توزیع شبه تصادفی مشاهده می شوند. کرنش موجب جهت گیری ثانویه شبکه های کلاژن شده در نتیجه خواص مکانیکی غیرخطی بافت های پیوندی به ازای کرنش های محدود افزایش می یابند. عموماً این بافت ها به صورت ویسکو الاستیک می باشند؛ بدین معنا که دارای خواص وابسته به زمان هستند. فرضیه ای وجود دارد که جهت گیری ثانویه وابسته به زمان رشته های کلاژن را عامل ویسکو الاستیسیته بافت های پیوندی می داند. در تحقیق حاضر، این فرضیه با استفاده از پراش وابسته به زمان اشعه ایکس بر روی بافت پیوندی درون ماهیچه ای گاو و پوست موش صحرایی حین رهاسازی تنش و خزش مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات بزرگی و زاویه فاصله طولی بین اتمی 67 نانومتری مولکول های کلاژن در بازتاب مرتبه سوم و پنجم، پیش و پس از اعمال بار یا جابجایی نمایش داده شده است. نتایج نشان داد که در هیچ یک از بافت های مورد آزمایش (بافت پوست موش و بافت بین ماهیچه ای گاو) و حین هیچ یک از فرآیندها (رهاسازی تنش و خزش)، بزرگی و زاویه جهتگیری فاصله بین اتمی کلاژن ها دچار تغییر نشده است. این مسئله نشان می دهد که عامل اصلی خواص ویسکوالاستیک رشته های کلاژن، جهت گیری ثانویه آن ها نمی باشد. از خاصیت غیرخطی (وابسته به کرنش) این بافت ها حین رهاسازی تنش می توان استنتاج نمود که شاید عامل ویسکوالاستیک بودن خواص رشته های کلاژن، فرآیند رهاسازی درون رشته های کلاژن یا سطح مشترک رشته- زمینه (ماتریکس) باشد.
1-مقدمه
بافت های پیوندی کشش پذیر مانند پوست، رگ و غلاف حاوی شبکه هایی از رشته های کلاژن درون یک زمینه نامنظم می باشند. جهت گیری ثانویه رشته های کلاژن درون این شبکه ها، مسبب خاصیت کشش پذیری عالی بافت ها و منحنی های تنش- کرنش غیرخطی آن ها است [wain wright et al. 1976]. در برخی از بافتهای پیوندی مانند پوست یا جداره سرخرگ، کلاژن ها از توزیع تقریبا تصادفی برخوردارند...