Un appareil pour détecter les changements dans le liquide articulaire
Certains matériaux sont de type élastique et fibreux en raison de la présence de molécules longues et flexibles qui résistent à la déformation sous une tension appliquée de manière longitudinale. Les polymères fondus et le fromage fondus sont de tels matériaux. Tout comme des matériaux biologiques importants comme la salive, le mucus et le liquide synovial qui lubrifient et protègent les surfaces de cartilage dans les articulations des mammifères. Chez les patients souffrant d'arthrite, la viscoélasticité du liquide synovial est réduite. Une plateforme microfluidique (un canal d'écoulement miniature) développé dans le cadre du projet MICRO-BIORHEOLOGY, financé par l'UE, peut maintenant caractériser le liquide synovial subissant des déformations. Cela pourrait être appliqué à d'autres fluides également. Les scientifiques se sont concentrés sur l'acide hyaluronique, un polysaccharide présent en grandes quantités dans le liquide synovial. Les injections d'acide hyaluronique constituent un traitement pour l'arthrose. Une meilleure compréhension mènera à un meilleur diagnostic sur la base d'échantillons de fluides et à de meilleurs traitements. L'appareil de flux extensionnel microfluidique, appelé rhéomètre élongationnel à coches croisées de forme optimisée (optimised-shape cross-slot extensional rheometer, OSCER), exploite des canaux de sciage mutuel (coches croisées) pour étendre les échantillons de fluide microscopique. L'équipe a d'abord confirmé que cela reproduit avec précision des simulations de dynamique numérique des fluides de fluides simples comme l'eau et les liquides viscoélastiques 'modèles' des polymères. À l'aide d'une microscopie à lumière polarisée sur des solutions polymères, les scientifiques ont montré que les changements au niveau de l'intensité de la lumière transmise sont proportionnels à la tension du liquide. Cela rend ces changements utiles pour mesurer la résistance à la déformation élongationnelle (c'est-à-dire la viscosité élongationnelle). Les chercheurs ont ensuite mesuré la viscosité élongationnelle des liquides synoviaux modèles sur la base de solution d'acide hyaluronique. Pour chaque fluide testé, l'appareil OSCER a mesuré une viscosité élongationnelle jusqu'à 50 fois supérieure à la viscosité de déchirement mesurée par un rhéomètre traditionnel. Cela montre que le liquide synovial 'durcit' en réponse à la déformation. En pratique, cela signifierait qu'il épaissit lorsqu'il est compressé entre les surfaces de l'articulation, offrant une absorption des chocs et empêchant les dommages, en particulier dus aux impacts soudains à charge élevée. D'autres études ont démontré que les différences de l'indice de réfraction peuvent être utilisées pour évaluer les propriétés moléculaires de l'acide hyaluronique. Cela soutient la possibilité de caractériser l'acide hyaluronique dans le liquide synovial réel pour évaluer la dégradation. Les méthodes pourraient offrir la base pour une boîte à outils de diagnostic qui pourrait également suivre la progression de la maladie à l'aide de prélèvements de liquide synovial de la taille d'une biopsie.
Mots‑clés
Microfluidique, viscosité, arthrose, liquide synovial, acide hyaluronique, cruciforme