Aggrecan Nanoscale Solid–Fluid Interactions Are a Primary Determinant of Cartilage Dynamic Mechanical Properties
Notice bibliographique
Résumé
Poroelastic interactions between interstitial fluid and the extracellular matrix of connective tissues are critical to biological and pathophysiological functions involving solute transport, energy dissipation, self-stiffening and lubrication. However, the molecular origins of poroelasticity at the nanoscale are largely unknown. Here, the broad-spectrum dynamic nanomechanical behavior of cartilage aggrecan monolayer is revealed for the first time, including the equilibrium and instantaneous moduli and the peak in the phase angle of the complex modulus. By performing a length scale study and comparing the experimental results to theoretical predictions, we confirm that the mechanism underlying the observed dynamic nanomechanics is due to solid-fluid interactions (poroelasticity) at the molecular scale. Utilizing finite element modeling, the molecular-scale hydraulic permeability of the aggrecan assembly was quantified (kaggrecan = (4.8 ± 2.8) × 10(-15) m(4)/N·s) and found to be similar to the nanoscale hydraulic permeability of intact normal cartilage tissue but much lower than that of early diseased tissue. The mechanisms underlying aggrecan poroelasticity were further investigated by altering electrostatic interactions between the molecule's constituent glycosaminoglycan chains: electrostatic interactions dominated steric interactions in governing molecular behavior. While the hydraulic permeability of aggrecan layers does not change across species and age, aggrecan from adult human cartilage is stiffer than the aggrecan from newborn human tissue.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».