Cartographie d'indentation pour comparer la cicatrisation de la peau de rat

Le Mach-1 peut cartographier les propriétés physiques à la surface d'un tissu biologique à l'aide de l'indentation, avec une sensibilité suffisante pour discerner les différences dues à plusieurs variables. Un de nos clients développe un produit pour améliorer la cicatrisation des plaies cutanées. Ils voulaient tester leurs produits sur de la peau de rat pour déterminer comment les épaisseurs dermiques et les modules de compression changent en réponse au traitement et à la proximité d'une plaie. Pour déterminer la faisabilité d'une étude à grande échelle, le client a utilisé le Mach-1 pour mener une petite étude pilote sur des échantillons de peau de 4 rats : non traités (n = 2), traités (n = 2). Des échantillons de peau proches et éloignés des plaies ont été sélectionnés sur chaque animal (Figure 1).

Le client a caractérisé les épaisseurs de peau et sa rigidité via des tests d'indentation. En tant que technique, les tests d'indentation sont utiles car ils peuvent être automatisés, sont rapides à mettre en place et ne détruisent pas l'échantillon permettant de futures analyses mécaniques ou histologiques si nécessaire. Après avoir imagé l'échantillon avec notre logiciel Mapping Toolbox, des points de référence ont été sélectionnés pour convertir les distance en pixels de l'image en distances réelles ; Coordonnées x-y sur la machine Mach-1 (Figure 2a). Les emplacements d'indentation ont été sélectionnés sur la surface de l'échantillon dans le même logiciel (figure 2b). Le client peut également spécifier la contrainte à laquelle mesurer les modules de compression en se basant sur le modèle d'indentation par un indenteur sphérique (Hayes et al., 1972).

La cartographie d'indentation a révélé comment les propriétés physiques varient sur la surface d'un spécimen. Un échantillon de peau intacte (Figure 3a) avait une épaisseur relativement uniforme de 2,8 mm en moyenne (Figure 3c) et un module de compression de 5 kPa en moyenne (Figure 3e). Pendant ce temps, un échantillon de peau avec une plaie cicatrisée (Figure 3b) contenait une croûte aussi épaisse que les régions environnantes de l'échantillon (Figure 3d). Cependant, la gale avait un module de compression beaucoup plus important de ~ 60 kPa, par rapport aux autres régions à ~ 5 kPa (Figure 3f).

Les données par échantillon pourraient également être utilisées pour déterminer les tendances générales. Après avoir défini trois régions en fonction de la proximité de la plaie (Figure 1), les tests ont révélé que la proximité de la plaie influençait les propriétés de la peau. Les données indiquaient des épaisseurs et des modules inférieurs près de la plaie pour le traitement du client ; les deux caractéristiques qui pourraient être causées par un manque de gale/croûte ou un stade différent de cicatrisation à ce moment particulier (Figure 4a, 4b). Pour étayer cette explication, l'un des rats non traités avait des résultats de modules très élevés dans sa région de plaie, indiquant la présence d'une gale/croûte durcie (Figure 4b).

D'autres analyses pourraient probablement être effectuées impliquant l'ajustement viscoélastique des courbes de relaxation de l'indentation, ainsi que l'examen de la présence de diabète chez les rats en tant que variable.

Les tests d'indentation étaient suffisamment sensibles pour observer de légers changements dans les propriétés physiques d'un échantillon à l'autre et suffisamment nombreux pour fournir une puissance statistique lors de l'élaboration de conclusions préliminaires sur les tendances. Ces résultats ont montré la faisabilité de mener une étude plus vaste à l'avenir en utilisant des méthodes similaires.

Étude de cas et analyse préparée par Richard Sheng, ingénieur stagiaire chez Biomomentum

Modèle d'analyse d'indentation :