image: Firefighters are at risk for steam burns caused by their own sweat. Even if the wound looks superficially harmless, steam burns must be cooled persistently. Empa researchers have now been able to show for the first time how hot steam achieves its vicious effect: it penetrates the upper skin layer and can cause severe burns in the lower skin layers -- initially almost invisible. view more
Credit: US Airforce
Que ce soit dans les conduites de vapeur ou dans la cuisine : Lorsque la vapeur bouillante entre en contact avec la peau, des brûlures se produisent rapidement. Les pompiers sont également menacés par leur propre sueur : si celle-ci s'évapore sous les lourds vêtements de protection dans la chaleur de l'incendie sans pouvoir s'échapper, elle condense sur la peau plus froide et la brûle.
Les brûlures cutanées causées par la vapeur d'eau sont souvent particulièrement malveillantes : si la peau n'est exposée à la vapeur chaude que pendant une courte période, la brûlure peut paraître inoffensive à la surface, alors que la couche inférieure de la peau peut être sévèrement endommagée. Mais pourquoi cela ? Jusqu'à récemment, il n'y avait pas de réponse à cette question car, contrairement aux brûlures par chaleur sèche, les mécanismes exacts des brûlures à la vapeur sont encore mal compris.
Pourquoi l'épiderme ne protège pas de la vapeur d'eau.
Les chercheurs du département « Membranes biomimétiques et textiles » de l'Empa ont résolu ce mystère. "Nous avons pu montrer que la couche supérieure de la peau, l'épiderme, ne peut pas remplir correctement sa fonction protectrice contre la vapeur d'eau ", explique René Rossi, chef du groupe de recherche. "La vapeur pénètre à travers les pores de la peau dans la couche inférieure de la peau, appelée derme. C'est là seulement que la vapeur se condense, libérant ainsi son énergie thermique directement sur le derme sensible - et déclenchant ainsi directement des brûlures au second degré".
Les scientifiques ont vérifié leur théorie sur la peau de porc, qui sert souvent de modèle pour la peau humaine grâce à ses propriétés similaires. Ils ont exposé la peau à la vapeur , puis les chercheurs ont étudié la teneur en eau des différentes couches de la peau à l'aide de la spectroscopie Raman, une méthode analytique qui permet de faire des affirmations sur les propriétés des matériaux par la diffurion de la lumière.
Et il s'est avéré que, lorsque la peau est exposée à la vapeur brûlante, la chaleur pénètre plus profondément et plus rapidement dans les couches sous-jacentes de la peau que dans le cas de la chaleur sèche. Les expériences ont montré que lors des 15 premières secondes, la teneur en eau de toutes les couches de la peau augmente. C'est parce que la couche supérieure de la peau a des pores qui sont généralement beaucoup plus grands qu'une molécule d'eau - et la vapeur d'eau peut passer à travers ces derniers sans entrave. Ce n'est que lorsque l'épiderme est gonflé par la quantité d'eau absorbée, que les pores deviennent trop petits pour la vapeur d'eau - mais le dommage est déjà fait dans la couche inférieure de la peau.
Minimiser les dommages
L'un des problèmes de toutes les brûlures est que l'épiderme est un conducteur de chaleur relativement pauvre. Une fois que la peau a absorbé la chaleur - en particulier dans les couches profondes de la peau, elle ne la libère que très lentement. Cela signifie que la chaleur peut agir plus longtemps sur le tissu et l'endommager davantage. Cet effet est souvent particulièrement important dans le cas de brûlures causées par la vapeur d'eau, car la chaleur peut pénétrer très rapidement en profondeur. "Dans le cas d'une brûlure à la vapeur, la peau doit donc être refroidie longtemps - deux minutes dans un bain de glace ne suffisent pas à dissiper la grande quantité d'énergie des couches profondes de la peau ", explique Rossi.
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Journal
Scientific Reports