Les scientifiques des matériaux de NUST MISIS ont présenté des nano-revêtements antibactériens à base de nitrure de bore, qui sont très efficaces contre les agents pathogènes microbiens (jusqu'à 99,99%). Ils peuvent devenir une alternative sûre aux antibiotiques habituels en implantologie car ils n'ont pas d'effets secondaires négatifs typiques. Les résultats des travaux sont publiés dans la revue scientifique internationale Matériaux appliqués et interfaces ACS.
De nos jours, en raison de l'augmentation significative du nombre d'interventions chirurgicales dans le monde, les scientifiques résolvent le problème des infections microbiennes causées par les implants. Elle est particulièrement grave lors des opérations orthopédiques et dentaires. Ce n'est un secret pour personne que le traitement médicamenteux concomitant de l'inflammation autour des implants entraîne souvent des effets secondaires en raison des propriétés caractéristiques des antibiotiques, ainsi que de ses doses élevées.
Un groupe de jeunes scientifiques de NUST MISIS a proposé une solution non standard au problème en étudiant l'interaction de la bactérie Gram négatif résistante aux antibiotiques Escherichia coli (E. coli) et d'un nanofilm constitué d'une surface de nitrure de bore structurée. Il s'est avéré qu'un tel revêtement inactive 100% des cellules bactériennes après 24 heures.
Le nitrure de bore hexagonal possède un complexe de propriétés physico-chimiques et mécaniques uniques. À la suite des expériences, nous avons découvert que la structure spécifique spéciale des nanoparticules de nitrure de bore fournit un effet bactéricide comparable à celui d'un antibiotique: les bactéries meurent à la suite d'un contact physique direct avec une surface spéciale en forme d'aiguille du nano -film. En même temps, il n'y a pas d'effets secondaires typiques d'un antibiotique sur les tissus du corps, et le nitrure de bore lui-même ne provoque pas de cytotoxicité. «
Christina Gudz, co-auteur de l'étude, chercheuse au Laboratoire de nanomatériaux inorganiques NUST MISIS
Les chercheurs sont allés plus loin et ont rempli les micro-pores d'une fine couche de nitrure de bore avec l'antibiotique gentamicine. Le résultat est un effet antibactérien dû à la libération complète du médicament dans une courte période initiale. De plus, sa dose était d'un ordre de grandeur inférieure à celle d'une injection classique.
« Compte tenu d'un poids moyen du patient de 60 kg, sa dose quotidienne d'antibiotique est d'environ 180 mg; à condition que la surface de l'implant soit, disons, 30 cm2 et étant donné que 55 μg d'antibiotique sont libérés du nano-revêtement à l'étude sur le premier jour, il s'avère que la méthode proposée suppose 100 fois moins d'antibiotique qu'avec une injection standard », a ajouté Christina Gudz.
Selon les auteurs du développement, l'application d'un film antibactérien à base de nanoparticules de nitrure de bore sur l'implant peut minimiser le risque de contamination bactérienne du fait des propriétés physiques de la surface elle-même, ainsi que, en cas de modification antibiotique, administration locale d'une quantité minimale du composant bactéricide sans alourdir l'implant.
Actuellement, l'équipe termine des études in vitro des revêtements obtenus et travaille également à l'optimisation de la méthode de revêtement pour son utilisation future.
La source:
Université nationale des sciences et technologies MISIS
Référence du journal:
Gudz, K.Y., et coll. (2020) Nanofeuilles / films de nitrure de bore à base de nanofeuilles vierges et chargés d'antibiotiques en tant que plate-forme prometteuse pour supprimer les infections bactériennes et fongiques. Matériaux appliqués et interfaces ACS. doi.org/10.1021/acsami.0c10169.
