Actif depuis de nombreuses années dans le domaine des tests micromécaniques sur les biomatériaux, Anton Paar a développé une technique et un dispositif de test localisé destinés à la caractérisation mécanique des tissus mous par bio-indentation.

De nombreux tissus humains sont soumis à des sollicitations mécaniques et leur caractérisation mécanique peut fournir des informations précieuses sur l’évolution d’une maladie, l’efficience d’un traitement ainsi que les développements de substituts artificiels (implants, etc).

Fort de ce constat, l'Autrichien Anton Paar a mis au point le Bioindenter, un équipement qui permet de tester à la fois les tissus mous et leurs matériaux de remplacement potentiels. C'est une nouvelle étape pour l'entreprise qui a déjà acquis une expérience significative dans les tests sur des matériaux durs comme la dentine ou l’os en environnement sec et liquide.

Rappelons que la bio-indentation est une technique qui repose sur l'analyse combinée d'une force appliquée sur un indenteur et de la pénétration induite par cet indenteur dans le matériau.

Le nouveau dispositif de test et la technologie de nano-indentation d'Anton Paar ont été développés pour s'appliquer à des échantillons dont la rigidité est très faible (module d'élasticité de 10 MPa et moins). L'équipement devait répondre aux spécifications suivantes :

• grande sensibilité en force pour la détection du contact avec le matériau,
• faible plage de force,
• grande plage de déplacement vertical,
• possibilité de tester des échantillons immergés,
• procédure automatisée pour tester des échantillons difformes.

Le Bioindenter devait en outre offrir des fonctionnalités de visualisation, une bonne stabilité thermique pour analyser les propriétés d'écoulement, une précision de repositionnement latéral suffisante pour des tests localisés et une option de chauffage pour reproduire les environnements biologiques.

Un équipement modulable en fonction des besoins

L'équipement mis au point par Anton Paar fonctionne avec différentes géométries d'indenteurs selon les matériaux et les besoins. Il existe des indenteurs sphériques avec des rayons de 0,01 mm à 0,05 mm et plus, des poinçons plats (cylindriques à embout plat), des indenteurs Berkovich, Vickers, Cube-corner et des indenteurs spécifiques pour des applications particulières (sphères à grands rayons, cylindres, etc.)

L'utilisation d’indenteurs longs permet de traverser l’épaisseur d’un fluide pour atteindre la surface à analyser. Les pénétrations observées en bioindentation sont généralement de l'ordre de plusieurs dizaines de micromètres ; l'opérateur teste ainsi un grand volume de tissu plutôt que des cellules individuelles. La bioindentation donne des propriétés moyennes du matériau et nécessite de ce fait un nombre relativement faible d'expériences. Cette technique permet d'accéder aux propriétés mécaniques du matériau, telles que le module élastique, sa visco-élasticité et sa réponse au fluage.

De nombreuses applications en perspective

La bioindentation peut être employée dans le diagnostic des maladies (fonctions hépatiques, troubles artériels) et pour la recherche fondamentale sur le traitement de ces maladies. Cette technique trouve également son utilisation dans le domaine croissant de la recherche biomimétique où la structure et les propriétés mécaniques des tissus doivent être soigneusement caractérisées pour développer des matériaux de greffe avec des propriétés aussi proches que possible des tissus réels.

www.anton-paar.com