Une protéine qui donne des puces, leur rebond a été utilisée pour démarrer les cellules bactéries, les résultats du laboratoire démontrant le potentiel du matériau pour prévenir l'infection à l'implant médical.
L'étude collaborative dirigée par des chercheurs de l'Université RMIT en Australie est la première utilisation signalée de revêtements antibactériens fabriqués à partir de protéines de résililine mimétique pour empêcher complètement les bactéries de s'attacher à une surface.
L'auteur principal de l'étude, le professeur Namita Roy Choudhury, a déclaré que la constatation est une étape essentielle vers leur objectif de créer des surfaces intelligentes qui arrêtent les bactéries dangereuses, en particulier celles des antibiotiques comme le SARM, de se développer sur les implants médicaux.
Ce travail montre comment ces revêtements peuvent être ajustés pour lutter efficacement contre les bactéries – non seulement à court terme, mais peut-être sur une longue période. »
Le professeur Namita Roy Choudhury, auteur principal
Les bactéries se trouvent souvent sur les implants après la chirurgie, malgré la stérilisation et les témoins d'infection. Ceux-ci peuvent conduire à des infections nécessitant des antibiotiques, mais avec la résistance aux antibiotiques devenant plus courante, de nouvelles mesures préventives sont nécessaires.
« La résistance aux antibiotiques a suscité un plus grand intérêt pour le domaine des matériaux d'auto-stérilisation et une préparation facile des surfaces antibactériennes », a déclaré Choudhury.
« Par conséquent, nous avons conçu cette surface pour empêcher complètement l'attachement initial des bactéries et la formation de biofilm pour diminuer les taux d'infection. »
Choudhury a déclaré que les applications potentielles pourraient inclure des revêtements de pulvérisation pour les outils chirurgicaux, les implants médicaux, les cathéters et les pansements de plaies.
Resilin à la rescousse
La résiline, une protéine trouvée chez les insectes, est connue pour son élasticité remarquable – elle permet aux puces de sauter plus de cent fois leur propre hauteur en microsecondes – mais elle est également extrêmement résiliente et biocompatible.
« Ces propriétés exceptionnelles et la nature non toxique rendent la résiline et les protéines de résililine-mimétique idéales pour de nombreuses applications nécessitant des matériaux et des revêtements flexibles et durables », a déclaré Choudhury.
« Ces applications vont de l'ingénierie tissulaire et de la livraison de médicaments aux équipements électroniques et sportifs flexibles, mais il s'agit du premier travail publié sur ses performances en tant que revêtement antibactérien. »
L'équipe a créé plusieurs formes de revêtement à partir de formes modifiées de résiline, puis a testé leurs interactions avec les bactéries E.Coli et les cellules de la peau humaine dans des conditions de laboratoire.
L'étude a montré comment les protéines modifiées dans la forme de nano-gouttelettes appelées sous le nom de coacervats étaient efficaces à 100% pour repousser les bactéries, tout en s'intégrant bien aux cellules humaines saines, un élément essentiel du succès de l'implant médical.
L'auteur principal de l'étude de RMIT Dr Nisal Wanasingha a déclaré que la surface élevée des nano gouttelettes les rendait particulièrement bons pour interagir avec et repousser les bactéries.
« Une fois en contact, le revêtement interagit avec les membranes cellulaires bactériennes chargées négativement à travers les forces électrostatiques, perturbant leur intégrité, conduisant à une fuite de contenu cellulaire et à une mort cellulaire éventuelle », a-t-il déclaré.
Wanasingha a déclaré que les revêtements à base de résiline ont non seulement montré une efficacité à 100% pour empêcher les bactéries de se fixer à la surface, mais offraient également plusieurs avantages par rapport aux approches traditionnelles.
« Contrairement aux antibiotiques, qui peuvent entraîner une résistance, la perturbation mécanique causée par les revêtements de résiline peut empêcher les bactéries d'établir des mécanismes de résistance », a-t-il déclaré.
« Pendant ce temps, l'origine naturelle et la biocompatibilité de Resilin réduisent le risque de réactions indésirables dans les tissus humains et, à base de protéines, sont plus respectueux de l'environnement que les alternatives basées sur des nanoparticules d'argent. »
Étapes suivantes
Le co-auteur de l'étude, le professeur NABA Dutta, a déclaré que la protéine de résiline-mimétique est très sensible aux stimuli et aux changements dans son environnement, ce qui le rend potentiellement accordable à de nombreuses fonctions.
« Ces premiers résultats sont très prometteurs comme une nouvelle façon d'aider à améliorer le contrôle des infections dans les hôpitaux et autres milieux médicaux, mais maintenant plus de tests sont nécessaires pour voir comment ces revêtements fonctionnent contre un éventail plus large de bactéries nocives », a déclaré Dutta.
« Les travaux futurs comprennent l'attachement des segments de peptides antimicrobiens pendant la synthèse recombinante des mimiques de résiline et l'incorporation d'agents antimicrobiens supplémentaires pour élargir le spectre de l'activité. »
La transition de la recherche en laboratoire à l'utilisation clinique nécessitera d'assurer la stabilité et l'évolutivité de la formule, effectuant de vastes essais de sécurité et d'efficacité, tout en développant des méthodes de production abordables pour une distribution généralisée, a-t-il ajouté.
L'étude était en collaboration avec l'ARC Center of Excellence for Nanoscale Biophotonics et l'Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO).
L'équipe a utilisé le centre australien d'Ansto pour les installations de diffusion de neutrons et l'installation de recherche micro-nano de l'Université RMIT et la microscopie et la microanalyse.
Les travaux ont été financés par le Australia India Strategic Research Fund, l'Australian Institute of Nuclear Science and Engineering Company Postgraduate Research Award (PGRA) et soutenu par l'Australian Research Council.
