♣ coefficiente di frizione: quando due materiali scivolano uno sull'altro si determina una forza che è direttamente correlata alla natura dei materiali attraverso l'equazione Fγ = M dove γ è il coefficiente di frizione o attrito, F rappresenta la forza applicata ed M è il peso dei materiali sostituiti.Questa equazione vale a una velocità costante. Per iniziare il movimento,infatti, è necessario esercitare una forza superiore che si riduce non appena il movimento raggiunge una velocità costante.Quando a livello articolare si interpone un film sottile, il problema è completamente differente, poiché di fatto l'attrito non dipende esclusivamente dalla viscosità del fluido, ma anche dal suo spessore e dalla velocità di spostamento.Ognuno di questi parametri definisce ciò che gli ingegneri chiamano "sistema di attrito".Quando si studiano due superfici si deve tenere presente la correlazione tra l'estensione della superficie di contatto e la resistenza allo scorrimento: minore sarà la superficie, più bassa sarà la resistenza opposta allo scorrimento.Appare evidente la necessità di prendere in considerazione determinati parametri:alcuni correlati alla biomeccanica dell'anca, quali le forze applicate all'articolazione, la superficie di contatto,la velocità e l'urto, altri, correlati alle caratteristiche del materiale utilizzato:la natura delle superfici contrapposte, la scabrosità delle medesime,la geometria macroscopica; la capacità di assorbire l'acqua e la superficie di contatto.Le caratteristiche dell'attrito possono essere determinate attraverso l'utilizzo di test In una normale articolazione l'area di contatto aumenta all'aumentare del carico.Questo è dovuto all'adattamento della superficie e alla deformazione dell'osso e della cartilagine sotto carico e serve a mantenere relativamente costante la pressione qualora il carico aumenti. Quando si interpone un materiale artificiale l'area iniziale sarà riferita alla sfericità e alla distanza tra le due componenti. Quest'area sarà direttamente influenzata dalla deformabilità del materiale.• GEOMETRIA DI SUPERFICIE:La microgeometria riguarda l'asperità ma anche la forma delle irregolarità superficiali. La valutazione di questi parametri può essere ottenuta attraverso il SEM (scanning electron microscopi examination)La macrogeometria si occupa della forma circolare di una protesi. Charnley ha dimostrato che il metallo sul polietilene con teste di piccolo diametro dava luogo ad un attrito di minore entità rispetto all'accoppiamento metallo/metallo.L'accoppiamento metallo/polietilene mostra un coefficiente di attrito molto basso (0,02), ma dipende strettamente dal livello di lubrificazione, dalla scabrosità della superficie metallica contrapposta e dal fluido interposto, nonché dalla temperatura generata dal contatto.Se si interpone un film liquido l'usura delle superfici si riduce e se il lubrificante contiene delle proteine il decremento è maggiore."ROUGHNESS' EFFECTS" L'usura è strettamente correlata alla scabrosità delle superfici contrapposte e tendenzialmente si è ritenuto che un aumento dell'asperità delle superfici ne comporti un incremento. Tuttavia non è così immediato: esiste un valore ottimale della scabrosità (Ra). Se questo viene superato l'usura aumenta a causa dei fenomeni di erosione, se il valore è inferiore al Ra analogamente l'usura deriverà da meccanismi di adesione.Il Ra ottimale per l'attrito tra una superficie "dura" e il polietilene è di 0,03 µ.Il polietilene è molto sensibile alla presenza di qualsiasi materiale interposto sulla superficie di contatto. Nella pratica medica si utilizza il polietilene ad elevatissimo peso molecolare (UHMWP).Durante la sua processazione è molto importante evitare la formazione di masserelle di materiale organizzato o la creazione di spazi vuoti in quanto queste possono rappresentare il punto di partenza per delle incrinature che conducono a fratture da sforzo.Di recente sono stati evidenziati gli effetti negativi dell'ossidazione sulle proprietà a lungo termine del polietilene. Questo determina la formazione di uno strato superficiale di ossidazione che andrà in contro a rottura sotto carico. Tale evento si può evitare attraverso l'irradiazione con raggi γ in assenza di ossigeno.EFFETTI DELLA TEMPERATURA Durante l'esecuzione dei test si registra un aumento della temperatura nel polietilene ma non nel metallo. Il calore gioca un ruolo nei processi di degradazione specialmente se il materiale della protesi non è in grado di dissiparlo adeguatamente.[32]EFFETTI LEGATI AI MATERIALI DELLE SUPERFICI OPPOSTE I fenomeni descritti in precedenza si osservano per l'acciaio inossidabile o il cromo cobalto.Per gli altri materiali si verificano gli stessi fenomeni modificati dalla natura dei materiali contrapposti. L'accoppiamento polietilene e alluminio è caratterizzato da una migliore capacità di scorrimento e i fenomeni di usura si osservano tardivamente.Se la superficie contrapposta è di titanio, si realizza un'accelerazione del fenomeno di usura. Questo evento è correlato alla distruzione dello strato di TiO2 che si è formato sulla superficie della lega di titanio.Tale strato si stacca e favorisce la rapida usura delle superfici protesiche: ciò non si verifica se la lega di titanio in precedenza è stata trattata con degli ioni.L'impianto ionico è efficace solo per pochi µ di profondità e pertanto persistono numerosi interrogativi sulla distruzione a lungo termine dello strato impiantato. Tuttavia attualmente nonostante sia assodata la correlazione tra scollamento e usura non si hanno gli elementi per stabilire quale evento si verifichi per primo.