Los tejidos blandos incluyen órganos, ligamentos, tendones, músculos, tejido adiposo, vasos y cartílago. Como cualquier otro material, las propiedades mecánicas de los tejidos blandos se modelan mediante ecuaciones constitutivas. Las propiedades mecánicas de los tejidos dependen de las propiedades intrínsecas de los constituyentes individuales, así como de la organización extrínseca, que incluye composición y arquitectura.
Si bien la ecuación constitutiva para un tejido duro y un tejido blando puede ser la misma, los valores de cada parámetro pueden ser diametralmente distintos. Los módulos de corte de los tejidos blandos suelen ser de varios órdenes de magnitud menor que los módulos de corte de los tejidos duros. Los módulos de elasticidad, no obstante, pueden llegar a ser similares, en determinadas direcciones y sentidos.
Los principales componentes de los tejidos blandos son la elastina y el colágeno.
La elastina es, de entre los biomateriales, la que posee el comportamiento más lineal de todos. No obstante, presenta cierta desviación en su linealidad e histéresis, tal como se muestra debajo:
Puede observarse que el comportamiento no es lineal, pero se asemeja bastante. Nótese que, tras la fijación en formalina, poco cambian las propiedades mecánicas de la elastina. Es importante añadir que el módulo de Young para la Elastina varía entre 0.3 a 4 MPa.
El colágeno es el principal responsable de la integridad estructural de los tejidos. Exhibe un comportamiento elástico no lineal, que se asemeja bastante a una exponencial creciente. Si se define el módulo de Young Incremental como:
$$ E_{i}=\frac{\partial}{\partial\epsilon}\sigma(\epsilon) $$
Es decir, la pendiente de la curva de tensión versus deformación. Para el colágeno, se tiene que en un principio es pequeño, y comienza a aumentar a medida que se incrementa la deformación. Los valores típicos del módulo de Young para el colágeno varían entre 4 y 23 MPa.
El comportamiento del colágeno puede correlacionarse con su estructura proteica. Las fibras de colágeno están formadas por cadenas peptídicas mayormente hidrofóbicas, que se pliegan de a tres (mayormente), formando enrollamientos tipo trenza. A su vez, estas trenzas se unen a otras para formar enrollamientos de mayor orden. A medida que ascendemos en los niveles de enrollamiento, la densidad de interacciones disminuye. Esto causa que, en un principio, las fibras de colágeno opongan menos resistencia a la deformación. A medida que se progresa hacia una mayor deformación, se comienza a forzar enrollamientos de orden inferior y la resistencia del colágeno se incrementa.
Una imagen que ejemplifica el comportamiento del colágeno es la siguiente:
El colágeno puede ser desnaturalizado al calentarlo a 100°C. Se cree que a esta temperatura no se desnaturalizan las fibras de elastina. Luego, si se desea estudiar la contribución del colágeno en los ensayos de stress-strain, puede usarse el enfoque de realizar la prueba en un tejido sin calentar y otra luego de calentarlo. Al restar ambos resultados, se obtiene el comportamiento del colágeno.
El fenómeno de precondicionamiento es la disminución del módulo de Young de un material tras ciclos de carga y descarga rápidos. El material eventualmente evoluciona a un régimen permanente donde sus propiedades viscoelásticas se estabilizan. El colágeno presenta este tipo de comportamiento.