Après 24 heures, un agent pathogène bactérien, Pseudomonas aeruginosa (vert), s'est attaché à une lame de verre nue, mais pas à une lame recouverte de SLIPS qui contient un agent antibactérien. Crédit :David Lynn, Vues des matériaux, 2016
Un revêtement super glissant en cours de développement dans un laboratoire de l'Université du Wisconsin-Madison pourrait profiter aux cathéters médicaux, équipement d'usine, et même un jour, pétroliers.
Le revêtement contient une huile lubrifiante qui résiste à la fixation des bactéries. Une première cible commerciale est les cathéters, qui sont utilisés pour délivrer ou éliminer des fluides en médecine.
Les cathéters sont fréquemment colonisés par des bactéries qui forment un « biofilm » résistant qui résiste aux agents qui les tueraient autrement.
Entre 250, 000 et 500, 000 infections de cathéters aux États-Unis chaque année coûtent des milliards en raison de l'utilisation accrue d'antibiotiques, séjours hospitaliers plus longs, et la nécessité de remplacer le cathéter.
Le professeur de génie chimique UW-Madison, David Lynn, crée le revêtement breveté en trempant alternativement un objet dans deux solutions polymères.
La Wisconsin Alumni Research Foundation détient plusieurs brevets sur le travail de Lynn et a inscrit le projet dans le programme WARF Accelerator. Selon Greg Keenan, directeur de WARF Accelerator, "La surface super glissante pourrait réduire les infections, blocages et coûts associés aux cathéters."
WARF Accelerator vise à réduire les risques liés aux technologies prometteuses et à faciliter le processus d'octroi de licence par une entreprise. "Le but de WARF Accelerator est d'attirer des partenaires industriels ou des investisseurs en validant le potentiel du marché, démontrer la valeur commerciale, et réduire les risques de la technologie sous-jacente, " dit Keenan.
Les revenus des licences sont la principale source des millions de dollars que WARF envoie à UW-Madison chaque année pour soutenir la recherche, les salaires, bâtiments et équipements.
Le nouveau revêtement peut également être infusé avec des antibiotiques à libération lente, qui pourrait tuer les champignons et les bactéries dans la circulation sanguine ou les voies urinaires où les cathéters sont souvent utilisés.
Avec Hélène Blackwell, un professeur de chimie à UW-Madison avec une compréhension approfondie de la croissance bactérienne, Lynn a démontré que les "surfaces poreuses glissantes infusées de liquide" (SLIPS) empêchent en effet les bactéries de se développer sur les surfaces en verre.
Les revêtements glissants de Lynn ont été inspirés par certaines feuilles de plantes, qui font perler l'eau en gouttes presque sphériques. "Il y a eu beaucoup d'efforts en science des matériaux pour développer des imitations synthétiques de ces feuilles, " dit Lynn.
Les SLIPS de Lynn sont des matériaux poreux fabriqués en trempant un objet dans deux solutions polymères. Les revêtements ont une épaisseur d'environ trois millionièmes de mètre, environ 25 fois plus mince qu'une feuille de papier.
De nombreux processus, tels que ceux utilisés dans les puces informatiques et les panneaux solaires, peut recouvrir des objets plats. Mais le processus de trempage et de redéploiement de Lynn peut recouvrir des surfaces complexes ou courbes comme les deux surfaces d'un cathéter.
David Lynn, la gauche, professeur de génie chimique et biologique à l'Université du Wisconsin-Madison, et l'étudiant diplômé Harshit Agarwal discutent des revêtements super glissants qu'ils développent pour réduire la croissance bactérienne sur les dispositifs médicaux implantés, comme les cathéters. Crédit :David Tenenbaum
Il y a à peu près un an, le financement et le soutien de WARF Accelerator ont commencé à soutenir la « réduction des risques » du processus de revêtement. Cathéters, Lynn note, "doit résister à la flexion, stérilisation, enroulement, et assis sur une étagère pendant six mois sans devenir sec ou cassant. »
Les revêtements de Lynn sont ultra-lisses, mais leur intérieur rugueux peut stocker des produits chimiques. "Ces cargaisons pourraient tuer des bactéries ou des champignons, ", dit Lynn. "Cela pourrait aider à prévenir davantage l'encrassement par les bactéries et à prolonger la durée de vie de ces matériaux."
Et parce que les revêtements empêchent l'adhérence de nombreuses substances, y compris l'eau, huile, ketchup et moutarde, ils peuvent être utiles dans la transformation des aliments.
Keenan, directeur de l'accélérateur WARF, dit, "Mon expérience chez LiquiGlide, qui commercialise un revêtement glissant différent, m'a appris que les liquides visqueux qui collent aux surfaces solides entraînent des milliards de dollars de gaspillage et d'inefficacité. J'ai vu de mes propres yeux la formidable économie, environnemental, et les avantages pour les soins de santé qui peuvent être traités avec ces nouveaux revêtements infusés de liquide dans une grande variété d'applications, des emballages de consommation à la fabrication de produits chimiques en passant par les dispositifs médicaux."
Les cathéters transportent du fluide, qui pourrait retirer l'huile lubrifiante ou l'additif antibiotique au fil du temps, dit Lynn. « Nous devions examiner ce qui se passerait dans une artère ou une veine en contact avec le sang. Ces revêtements peuvent-ils également empêcher la coagulation ? Peuvent-ils survivre dans l'environnement riche en sel d'une sonde urinaire ? Quelle est l'efficacité de l'activité antibactérienne ? »
Jusque là, un an d'examen n'a pas décelé d'obstacles sérieux, dit Lynn. "C'est le genre de tests que WARF Accelerator peut prendre en charge et qui vont au-delà des travaux de recherche et de conception habituels que nous effectuons, mais ils sont utiles pour les entreprises qui souhaitent obtenir une licence pour cette technologie. La technologie devient moins risquée pour eux, et plus rentable pour WARF. Le gagnant ultime sera l'université."
