Des pointes en titane tuent un médicament contre les superbactéries

Inspirés par les structures bactéricides observées sur les ailes de certains insectes, les chercheurs ont développé un moyen sans médicament de tuer les microbes résistants aux médicaments qui causent généralement des infections nosocomiales. Leur technique constitue une manière nouvelle et efficace de résoudre le problème des superbactéries résistantes aux antibiotiques.

La chirurgie peut entraîner une infection et, avec l’augmentation des microbes résistants aux médicaments, il devient de plus en plus difficile de fournir un traitement efficace. Alors que les bactéries sont généralement les principales responsables des infections, les espèces de Candida, un type de champignon résistant aux médicaments, s'avèrent également problématiques. Non seulement ils peuvent coloniser efficacement et former des biofilms sur les matériaux implantés, conduisant à des infections nosocomiales, mais ils conduisent également à de mauvais résultats cliniques.

Lorsqu'ils insèrent des objets comme des hanches en titane ou des prothèses dentaires, les médecins utilisent toute une gamme de revêtements antimicrobiens, de produits chimiques et d'antibiotiques pour prévenir le développement d'une infection. Mais ces mesures ne seront pas aussi efficaces, voire pas du tout, si le microbe en question a développé une résistance.

Mais des chercheurs de l’Université RMIT ont mis au point une nouvelle façon, sans médicament, de tuer les superbactéries, inspirée par la surface antimicrobienne des ailes de certains insectes. Les insectes tels que les libellules, les cigales et les demoiselles ont de minuscules piliers – des nanopiliers – à la surface de leurs ailes qui agissent comme un « mécano-biocide », séparant physiquement les cellules bactériennes et les tuant.

"C'est comme étirer un gant en latex", a déclaré Elena Ivanova, auteur correspondant de l'étude. "Au fur et à mesure qu'il s'étire lentement, le point le plus faible du latex deviendra plus fin et finira par se déchirer."

Les chercheurs ont donc entrepris de créer leur propre mécano-biocide, en développant une surface en titane recouverte de pointes microscopiques spécialement conçues, chacune de la taille d'une cellule bactérienne, en utilisant une technique appelée gravure au plasma.

Ils ont testé l’efficacité de la surface pour tuer les Candida multirésistants et ont découvert qu’environ la moitié des cellules étaient détruites peu après le contact avec les pointes. De manière significative, l’autre moitié – les cellules qui n’ont pas été immédiatement détruites – ont été suffisamment blessées pour ne pas pouvoir se reproduire ou provoquer une infection.

"Les cellules de Candida qui ont été blessées ont subi un stress métabolique important, empêchant le processus par lequel elles se reproduisent pour créer un biofilm fongique mortel, même après sept jours", a déclaré Denver Linklater, l'un des co-auteurs de l'étude. "Ils n'ont pas pu être réanimés dans un environnement sans stress et ont fini par s'arrêter dans un processus connu sous le nom d'apoptose, ou mort cellulaire programmée."

La surface en titane micropillaire s'était déjà révélée efficace contre deux agents pathogènes courants, Staphylococcus aureus (« Golden Staph ») et la bactérie Pseudomonas aeruginosa, dans une étude précédente publiée dans la revue Materialia.

"Le fait que les cellules soient mortes après un premier contact avec la surface - certaines par rupture et d'autres par mort cellulaire programmée peu de temps après - suggère que la résistance à ces surfaces ne se développera pas", a déclaré Ivanovna. « Il s’agit d’une découverte importante qui suggère également que la manière dont nous mesurons l’efficacité des surfaces antimicrobiennes devra peut-être être repensée. »

Les chercheurs affirment que la technique de gravure au plasma relativement simple qu’ils ont utilisée pour créer les pointes pourrait être appliquée à un large éventail de matériaux et d’applications.

"Cette nouvelle technique de modification de surface pourrait avoir des applications potentielles dans les dispositifs médicaux, mais pourrait également être facilement adaptée à des applications dentaires ou à d'autres matériaux comme les bancs en acier inoxydable utilisés dans la préparation des aliments et l'agriculture", a déclaré Ivanovna.

L'étude a été publiée dans la revue Advanced Materials Interfaces.

Source : Université RMIT