Une étude du mouvement brownien montre que les vraies larmes sont plus visqueuses que les artificielles – Physics World

Une étude du mouvement brownien montre que les vraies larmes sont plus visqueuses que les artificielles – Physics World

Horodatage: 11 août 2023 8:00

Photo en gros plan de l'œil d'une personne avec des larmes dedans
(Avec l'aimable autorisation de iStock/leonovo)

Des chercheurs de l'Université du Pays basque (UPV/EHU), en Espagne, ont apporté un éclairage nouveau sur le comportement viscoélastique des larmes humaines, démontrant que les vraies larmes sont beaucoup plus complexes que les larmes artificielles et les collyres utilisés pour les remplacer. Les travaux pourraient aider les cliniciens à mieux comprendre des conditions telles que le syndrome de l'œil sec et pourraient contribuer au développement de traitements personnalisés.

Dans l'étude, les chercheurs ont surveillé le mouvement brownien de particules de la taille d'un micron dans des larmes humaines saines. Pour suivre ce mouvement, ils ont examiné comment la lumière se réfléchit sur les particules, une technique connue sous le nom de diffusion dynamique de la lumière. À partir de ces données, ils ont obtenu des informations sur la viscosité du liquide (la vitesse à laquelle il s'écoule) ainsi que sur son élasticité et sa stabilité. Ils ont également étudié le comportement du liquide sous des contraintes telles que celles causées par le clignement des yeux.

L'équipe a découvert que les propriétés viscoélastiques des larmes humaines dépendent de la concentration et de la taille des molécules d'acide hyaluronique qu'elles contiennent. La viscosité des larmes humaines est 50% supérieure à celle de l'eau pure, et comparable à celle des larmes artificielles contenant 0.1% d'acide hyaluronique.

Applicable à d'autres biofluides

Les chercheurs travaillent sur ce projet à l'Institut de la structure de la matière (IEM-CSIC) de Madrid depuis deux ans et ont utilisé pour la première fois la diffusion dynamique de la lumière dans un précédent étude impliquant des particules de polystyrène dans des solutions aqueuses. "L'inspiration pour le présent projet est née lors d'une présentation sur la technique à la POLYMAT centre de Saint-Sébastien », explique Juan F Vega, auteur principal de la présente étude et membre du groupe d'ophtalmo-biologie expérimentale à l'UPV/EHU. « C'est lors de cet événement que j'ai eu l'occasion de rencontrer des chercheurs en ophtalmologie qui ont manifesté un vif intérêt pour l'étude des propriétés des larmes artificielles et humaines. Avec ma collègue Arantxa Acera, nous avons donc décidé de lancer un effort de collaboration.

diffusion dynamique de la lumière (DLS) pour étudier les liquides en faisant briller la lumière pour disperser les particules en suspension, et méthodes rhéologiques qui mesurent la viscosité et la tolérance aux contraintes des liquides
L'étude de volumes de liquides à l'échelle microscopique, tels que les larmes et les gouttes ophtalmiques, nécessite de nouvelles méthodes. Les auteurs ont combiné deux méthodes couramment utilisées et ajustées pour les appliquer à l'échelle microscopique : la diffusion dynamique de la lumière (DLS) pour étudier les liquides en faisant briller la lumière pour disperser les particules en suspension, et les méthodes rhéologiques qui mesurent la viscosité et la tolérance aux contraintes des liquides en créant un écoulement sous différentes géométries telles que des plaques ou des cônes. Courtoisie : Juan F. Vega et Itxaso Calafel

Selon Vega, la même technique pourrait également aider les chercheurs à comprendre d'autres matériaux. "En utilisant cette technique pour explorer les propriétés et les comportements des larmes, nous pouvons élargir nos connaissances fondamentales sur les biofluides en général", dit-il. "Cela peut conduire à une compréhension plus approfondie de la complexité et de la dynamique des fluides biologiques, ouvrant des voies de recherche et de progrès dans divers domaines au-delà de l'ophtalmologie, tels que les biomatériaux, les systèmes d'administration de médicaments et les processus physiologiques."

À titre d'exemple, Vega dit que la recherche pourrait aider les scientifiques à développer des gouttes ophtalmiques avec les bonnes propriétés de stabilité, de lubrification et d'hydratation pour la pathologie ou l'état oculaire d'un patient. "En fin de compte, ce travail vise à améliorer le confort et le bien-être des personnes présentant des symptômes tels que ceux associés au syndrome de l'œil sec", dit-il.

Améliorer les larmes artificielles

Les membres de l'équipe UPV/EHU se concentreront sur deux domaines clés de la recherche future. Le premier consiste à explorer des formulations plus complexes de larmes artificielles commerciales. "En analysant ces liquides en détail, nous visons à acquérir une compréhension complète de leur composition et de la façon dont ils interagissent avec l'environnement oculaire", explique Vega. Monde de la physique. "De telles études nous fourniront des informations précieuses sur l'efficacité et les limites de ces produits et nous permettront d'identifier les domaines à améliorer et à optimiser."

Une fois qu'ils auront compris les propriétés et les défauts des larmes artificielles commerciales, ajoute-t-il, la prochaine étape consistera à concevoir de nouveaux "imitateurs" de larmes formulés en laboratoire avec des propriétés plus similaires à celles des larmes saines.

Le présent travail est détaillé dans Physique des fluides.

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