Les scientifiques ont révélé comment les nanomatériaux inspirés des ailes d'insectes sont capables de détruire les bactéries au contact.
Libellule de Virginie commune. Image du domaine public par Christopher Johnson (Insects Unlocked, Université du Texas à Austin)
Les ailes des cigales et des libellules sont des tueurs naturels de bactéries, un phénomène qui a incité les chercheurs à rechercher des moyens de vaincre les super-bactéries résistantes aux médicaments.
De nouvelles surfaces antibactériennes sont en cours de développement, avec différents nanopatterns qui imitent l'action mortelle des ailes d'insectes, mais les scientifiques commencent seulement à percer les mystères de leur fonctionnement.
Dans une revue publiée dans Nature Reviews Microbiologie, les chercheurs ont détaillé exactement comment ces modèles détruisent les bactéries – les étirant, les trancher ou les déchirer.
L'auteur principal, la professeure distinguée de l'Université RMIT, Elena Ivanova, a déclaré qu'il était essentiel de trouver des moyens non chimiques de tuer les bactéries, plus de 700 000 personnes mourant chaque année en raison d'une infection bactérienne résistante aux médicaments.
La résistance bactérienne aux antibiotiques est l'une des plus grandes menaces pour la santé mondiale et le traitement systématique de l'infection devient de plus en plus difficile. Lorsque nous nous tournons vers la nature pour trouver des idées, nous constatons que les insectes ont développé des systèmes antibactériens très efficaces. Si nous pouvons comprendre exactement comment les nanopatterns inspirés des insectes tuent les bactéries, nous pouvons être plus précis dans l'ingénierie de ces formes pour améliorer leur efficacité contre les infections. Notre objectif ultime est de développer des surfaces antibactériennes peu coûteuses et évolutives à utiliser dans les implants et dans les hôpitaux, afin de fournir de nouvelles armes puissantes dans la lutte contre les super-bactéries mortelles.
Professeur Elena Ivanova, auteur principal, Université RMIT
Surfaces destructrices de bactéries
Les ailes des cigales et des libellules sont recouvertes de minuscules nanopiliers, qui étaient les premiers nanopatterns développés par des scientifiques visant à imiter leurs effets bactéricides.
Depuis lors, ils ont également conçu avec précision d'autres nanoformes telles que des feuilles et des fils, toutes conçues pour endommager physiquement les cellules bactériennes.
Les bactéries qui atterrissent sur ces nanostructures se retrouvent tirées, étirées ou tranchées, rompant la membrane cellulaire bactérienne et finissant par les tuer.
La nouvelle revue catégorise pour la première fois les différentes façons dont ces nanopatterns de surface fournissent les forces mécaniques nécessaires pour faire éclater la membrane cellulaire.
Nos nanostructures biomimétiques synthétiques varient considérablement dans leurs performances antibactériennes et on ne sait pas toujours pourquoi. Nous avons également eu du mal à déterminer la forme et les dimensions optimales d'un nanomotif particulier, afin de maximiser son pouvoir létal. Alors que les surfaces synthétiques que nous développons font passer la nature à un niveau supérieur, même en regardant les libellules, par exemple, nous voyons que différentes espèces ont des ailes qui sont plus aptes à tuer certaines bactéries que d'autres. Lorsque nous examinons les ailes à l'échelle nanométrique, nous voyons des différences dans la densité, la hauteur et le diamètre des nanopiliers qui recouvrent la surface de ces ailes, nous savons donc qu'il est essentiel d'obtenir les nanostructures correctement.
Professeur Elena Ivanova
Ivanova a déclaré que la production de surfaces nanostructurées en grands volumes de manière rentable, afin qu'elles puissent être utilisées dans des applications médicales ou industrielles, restait un défi.
Mais les progrès récents dans les technologies de nanofabrication se sont révélés prometteurs pour ouvrir une nouvelle ère de nanotechnologie biomédicale antimicrobienne, a-t-elle déclaré.
Pionnière des surfaces antibactériennes biomimétiques, la professeure distinguée Elena Ivanova dirige le groupe de recherche sur les surfaces mécano-bactéricides de la School of Science du RMIT.
Ses recherches sont financées par le financement des centres de recherche sur la transformation industrielle du Conseil australien de la recherche, des centres de formation sur la transformation industrielle et de la Fondation CASS.
« Actions mécano-bactéricides des surfaces nanostructurées '', avec les co-auteurs de RMIT, le Dr Denver Linklater et le professeur Russell Crawford, ainsi que les co-auteurs de l'Universitat Rovira I Virgili, de l'Ohio State University, de l'Université de Southampton et de l'Université de technologie de Swinburne. dans Nature Review Microbiologie (DOI: 10.1038 / s41579-020-0414-z).
La source:
Référence du journal:
Linklater, D.P., et coll. (2020) Actions mécano-bactéricides des surfaces nanostructurées. Nature Review Microbiology. doi.org/10.1038/s41579-020-0414-z.
