Les chercheurs ont mis au point un nouveau revêtement destructeur de bactéries qui pourrait être utilisé sur les pansements et les implants pour prévenir et traiter les infections bactériennes et fongiques potentiellement mortelles.
champignon-bp. Une cellule fongique (verte) interagissant avec une couche nanothin de phosphore noir (rouge). Image agrandie 25 000 fois.
Le matériau est l’un des revêtements antimicrobiens les plus minces développés à ce jour et est efficace contre un large éventail de bactéries et de cellules fongiques résistantes aux médicaments, tout en laissant les cellules humaines indemnes.
La résistance aux antibiotiques est une menace majeure pour la santé mondiale, causant au moins 700 000 décès par an. Sans le développement de nouvelles thérapies antibactériennes, le nombre de morts pourrait atteindre 10 millions de personnes par an d’ici 2050, ce qui équivaut à 100 000 milliards de dollars de coûts de soins de santé.
Bien que le fardeau sanitaire des infections fongiques soit moins reconnu, dans le monde, elles tuent environ 1,5 million de personnes chaque année et le nombre de morts augmente. Une menace émergente pour les patients hospitalisés COVID-19 par exemple est le champignon commun, Aspergillus, ce qui peut provoquer des infections secondaires mortelles.
Le nouveau revêtement d’une équipe dirigée par l’Université RMIT est basé sur un matériau 2D ultra-fin qui, jusqu’à présent, présentait principalement un intérêt pour l’électronique de nouvelle génération.
Des études sur le phosphore noir (BP) ont indiqué qu’il avait des propriétés antibactériennes et antifongiques, mais le matériau n’a jamais été examiné méthodiquement pour une utilisation clinique potentielle.
La nouvelle recherche, publiée dans le journal de l’American Chemical Society Matériaux appliqués et interfaces, révèle que BP est efficace pour tuer les microbes lorsqu’il est répandu en couches nanométriques sur des surfaces comme le titane et le coton, utilisé pour fabriquer des implants et des pansements.
Le co-chercheur principal, le Dr Aaron Elbourne, a déclaré que la découverte d’un matériau capable de prévenir les infections bactériennes et fongiques était une avancée significative.
Ces agents pathogènes sont responsables d’énormes fardeaux pour la santé et à mesure que la résistance aux médicaments continue de croître, notre capacité à traiter ces infections devient de plus en plus difficile. Nous avons besoin de nouvelles armes intelligentes pour la guerre contre les superbactéries, qui ne contribuent pas au problème de la résistance aux antimicrobiens. Notre revêtement nanothin est un double tueur d’insectes qui agit en déchirant les bactéries et les cellules fongiques, ce à quoi les microbes auront du mal à s’adapter. Il faudrait des millions d’années pour faire évoluer naturellement de nouvelles défenses contre une attaque physique aussi mortelle. Bien que nous ayons besoin de recherches supplémentaires pour être en mesure d’appliquer cette technologie dans des contextes cliniques, il s’agit d’une nouvelle direction passionnante dans la recherche de moyens plus efficaces pour relever ce grave défi de santé.
Elbourne, stagiaire postdoctoral, École des sciences, RMIT
Co-chercheur principal, le professeur agrégé Sumeet Walia, de la School of Engineering de RMIT, a précédemment mené des études révolutionnaires en utilisant BP pour la technologie d’intelligence artificielle et l’électronique imitant le cerveau.
BP tombe en panne en présence d’oxygène, ce qui est normalement un énorme problème pour l’électronique et quelque chose que nous avons dû surmonter avec une ingénierie de précision minutieuse pour développer nos technologies. Mais il s’avère que les matériaux qui se dégradent facilement avec l’oxygène peuvent être idéaux pour tuer les microbes – c’est exactement ce que recherchaient les scientifiques travaillant sur les technologies antimicrobiennes. Notre problème était donc leur solution.
Sumeet Walia, Professeur associé, École d’ingénierie RMIT
Comment fonctionne le tueur de bogues nanothin
Lorsque BP se décompose, il oxyde la surface des bactéries et des cellules fongiques. Ce processus, connu sous le nom d’oxydation cellulaire, finit par les déchirer.
Dans la nouvelle étude, le premier auteur et chercheur au doctorat Zo Shaw a testé l’efficacité de couches nanométriques de BP contre cinq souches de bactéries courantes, dont E. coli et SARM résistant aux médicaments, ainsi que cinq types de champignons, y compris Candida auris.
En seulement deux heures, jusqu’à 99% des cellules bactériennes et fongiques ont été détruites.
Surtout, le BP a également commencé à se dégrader pendant ce temps et a été entièrement désintégré en 24 heures – une caractéristique importante qui montre que le matériau ne s’accumulerait pas dans le corps.
L’étude de laboratoire a identifié les niveaux optimaux de BP qui ont un effet antimicrobien mortel tout en laissant les cellules humaines saines et entières.
Les chercheurs ont maintenant commencé à expérimenter différentes formulations pour tester l’efficacité sur une gamme de surfaces médicalement pertinentes.
L’équipe souhaite collaborer avec des partenaires potentiels de l’industrie pour développer davantage la technologie, pour laquelle une demande de brevet provisoire a été déposée.
L’équipe de recherche RMIT comprenait également: Sruthi Kuriakose et Dr Taimur Ahmed (ingénierie); Samuel Cheeseman, Dr James Chapman, Dr Nhiem Tran, Professeur Russell Crawford, Dr Vi Khanh Truong, Patrick Taylor, Dr Andrew Christofferson, Professeur Michelle Spencer et Dr Kylie Boyce (Science); et le Dr Edwin Mayes (RMIT Microscopy and Microanalysis Facility).
« Le phosphore noir en couches sans solvant à large spectre comme antimicrobien à action rapide », avec des collaborateurs de l’Université de technologie de Swinburne et de l’Université Deakin, est publié dans Matériaux appliqués et interfaces ACS (DOI: 10.1021 / acsami.1c01739).
La source:
Référence du journal:
Shaw, ZL, et al. (2021) Phosphore noir en couches sans solvant à large spectre comme antimicrobien à action rapide. Matériaux appliqués et interfaces ACS. doi.org/10.1021/acsami.1c01739.
