Analiza wpływu struktury materiału oraz warunków przechowywania na
stabilność tkanek kolagenowych
Przedstawione w pracy badania są pierwszymi w literaturze eksperymentami ex vivo, które analizują wpływ wielokrotnego mrożenia i rozmrażania na moduł sprężystości ludzkiego ścięgna Achillesa, traktowanego jako jedna niepodzielna jednostka oraz wpływ na właściwości lepkosprężyste (moduł sprężystości, histerezę mechaniczną oraz relaksację naprężeń) tego ścięgna na poziomie wiązek pęczkowych. W rozprawie opracowano modele predykcji zmian właściwości lepkosprężystych wiązek pęczkowych ścięgna Achillesa na podstawie liczby cykli mrożenia/rozmrażania dla różnych zakresów odkształceń. Dodatkowo, rozdział dotyczący wpływu struktury materiału na jego właściwości mechaniczne i materiałowe, opisuje oryginalne badania ex vivo nad właściwości lepkosprężystymi indywidualnie wypreparowanych pęczków głównych ludzkiego ścięgna Achillesa. Wnioski płynące z tych badań po raz pierwszy w literaturze weryfikują hipotezę nt. bezpośredniego związku trójdzielnej budowy ścięgna Achillesa z powstającym w nim niejednorodnym polem odkształceń w trakcie ruchu człowieka. Wyniki rozprawy, a w szczególności wyznaczenie dopuszczalnej granicy liczby cykli mrożenia i rozmrażania tkanek, która nie dopuści do pogorszenia jej właściwości biomechanicznych, jest informacją kluczową do przeprowadzenia w przyszłości optymalizacji protokołów przechowywania tkankowych przeszczepów allogenicznych.
Analysis of influence of material structure and storage conditions on collagen
tissues stability
The studies presented in this thesis are the first in the biomechanics field ex vivo experiments investigating an influence of multiple freezing/thawing cycles on modulus of elasticity of human Achilles tendon, treated as one indivisible unit, as well as an influence on viscoelastic properties of this tendon at fascicle bundle level. The thesis also presents a unique models of prediction of changes of viscoelastic properties occurring in fascicle bundles as a function of number of freezing/thawing cycles for physiological and non-physiological range of strains. In addition, the chapter concerning an influence of biological material structure on its mechanical and material properties describes an original ex vivo research on viscoelastic properties of individually dissected subtendons of human Achilles tendon. The conclusions from this study verify the hypothesis of direct relationship between tripartite structure of the Achilles tendon with nonhomogeneous strain field occurring within AT during tendon movement. The results presented in this dissertation, in particular a defined limit of number of freezing and thawing cycles applied on tissue, will be the key issue for future optimization of collagen tissue storage protocols and will help to clarified legal regulations which will ensure the highest possible quality of tissue grafts.
