Il pourrait bientôt y avoir une nouvelle arme dans notre lutte séculaire contre les germes : le premier revêtement durable capable de tuer rapidement les bactéries et les virus et de continuer à les tuer pendant des mois d’affilée.
Développé par une équipe d’ingénieurs et d’immunologistes de l’Université du Michigan, il s’est avéré mortel pour le SRAS-CoV-2 (le virus qui cause le COVID-19), E. coli, le SARM et une variété d’autres agents pathogènes. Il a tué 99,9 % des microbes même après des mois de nettoyage répété, d’abrasion et d’autres punitions sur des surfaces réelles comme les claviers, les écrans de téléphone portable et les planches à découper recouvertes de poulet.
Le revêtement pourrait changer la donne dans les espaces publics traditionnellement chargés de germes comme les aéroports et les hôpitaux, selon Anish Tuteja, professeur de science et d’ingénierie des matériaux à l’UM et co-auteur correspondant de l’article publié dans Matter.
Nous n’avons jamais eu de bon moyen de garder propres les surfaces constamment touchées comme les écrans tactiles des aéroports. Les nettoyants désinfectants peuvent tuer les germes en seulement une minute ou deux, mais ils se dissipent rapidement et laissent les surfaces vulnérables à la réinfection. Nous avons des surfaces antibactériennes durables à base de métaux comme le cuivre et le zinc, mais elles mettent des heures à tuer les bactéries. Ce revêtement offre le meilleur des deux mondes.
Anish Tuteja, professeur de science et d’ingénierie des matériaux à l’UM
Le revêtement, qui est transparent et peut être brossé ou pulvérisé, obtient sa durabilité et son pouvoir de destruction des germes en combinant des ingrédients éprouvés d’une nouvelle manière. Il utilise des molécules antimicrobiennes dérivées de l’huile d’arbre à thé et de l’huile de cannelle, toutes deux utilisées depuis des siècles comme tueurs de germes sûrs et efficaces qui agissent en moins de deux minutes. La durabilité du revêtement provient du polyuréthane, un scellant résistant semblable à un vernis qui est couramment utilisé sur des surfaces comme les sols et les meubles.
« Les antimicrobiens que nous avons testés sont classés comme » généralement considérés comme sûrs « par la FDA, et certains ont même été approuvés comme additifs alimentaires », a déclaré Tuteja. « Le polyuréthane est un revêtement sûr et très couramment utilisé. Mais nous avons fait des tests de toxicité juste pour être sûrs, et nous avons constaté que notre combinaison particulière d’ingrédients est encore plus sûre que la plupart des antimicrobiens d’aujourd’hui.
Les résultats des tests de durabilité de l’étude suggèrent que le revêtement pourrait continuer à tuer les germes pendant six mois ou plus avant que son huile ne commence à s’évaporer et à réduire son pouvoir désinfectant. Mais même dans ce cas, Tuteja dit qu’il peut être rechargé en l’essuyant avec de l’huile fraîche ; la nouvelle huile est réabsorbée par la surface, recommençant le cycle.
Tuteja estime que la technologie pourrait être disponible dans le commerce d’ici un an ; il a été licencié à Hygratek, une société dérivée que Tuteja a fondée avec l’aide d’UM Innovation Partnerships.
Le principal défi consistait à combiner l’huile et le polyuréthane de manière à laisser les molécules d’huile faire leur travail de destruction des germes tout en les empêchant de s’évaporer rapidement.
L’équipe de recherche, y compris le professeur agrégé de science et d’ingénierie des matériaux et d’ingénierie biomédicale Geeta Mehta, un auteur co-correspondant ; et les doctorants en science et ingénierie des matériaux Abhishek Dhyani et Taylor Repetto, co-premiers auteurs, ont trouvé une solution possible dans la réticulation, un processus bien connu qui utilise le chauffage pour lier les matériaux au niveau moléculaire. Les molécules d’huile plus petites se combinent facilement avec les molécules de polymère réticulant, formant une matrice stable.
Mais pour tuer les germes, les molécules d’huile doivent pénétrer leurs parois cellulaires, ce qu’elles ne peuvent pas faire si elles sont étroitement liées à la matrice. Finalement, ils ont trouvé un terrain d’entente en réticulant partiellement les matériaux – suffisamment pour garder certaines des molécules d’huile libres de faire leur travail, mais en gardant les autres étroitement liées au polyuréthane.
« Il y a eu quelques essais et erreurs, mais nous avons finalement découvert que la réticulation d’une partie seulement de l’huile faisait ce dont nous avions besoin », a déclaré Tuteja. « L’huile libre a tendance à rester avec l’huile qui est réticulée dans la matrice, ce qui aide le revêtement à durer plus longtemps. »
Une fois la recette de base établie, les chercheurs se sont mis à trouver une combinaison d’ingrédients actifs qui tuerait une grande variété de germes qui dérangent le plus les humains. Pour identifier un échantillon représentatif de microbes, ils ont travaillé avec les auteurs co-correspondants Christiane E. Wobus, professeur agrégé de microbiologie et d’immunologie, et J. Scott VanEpps, professeur agrégé de médecine d’urgence, tous deux à l’UM Medical School. En fin de compte, ils ont trouvé un équilibre précis de molécules antimicrobiennes efficaces, sûres et peu coûteuses.
Tuteja souligne qu’ils ne sont pas enfermés dans une formule spécifique ; la compréhension de l’équipe des propriétés des ingrédients individuels leur permet de peaufiner la formule pour des applications spécifiques ou de rééquilibrer les agents antimicrobiens pour tuer des germes spécifiques.
« Ce n’est jamais notre objectif de développer un revêtement unique, mais plutôt de développer une bibliothèque de propriétés de matériaux sous-jacentes à partir desquelles puiser », a déclaré Tuteja. « Si nous pouvons comprendre ces propriétés, nous pouvons alors développer des revêtements pour répondre aux besoins d’applications spécifiques. »
L’étude a été financée par l’Office of Naval Research, avec le soutien supplémentaire de l’Université du Michigan, Marie Skłodowska-Curie Actions, les National Institutes of Health et le Department of Defence, avec des matières premières fournies par Covestro.
L’Université du Michigan a déposé une demande de brevet basée sur cette technologie. Tuteja et l’Université du Michigan ont un intérêt financier dans Hygratek.
