Des chercheurs de la North Carolina State University ont découvert qu'un polymère élastique possède des propriétés antimicrobiennes à large spectre, lui permettant de tuer une gamme de virus et de bactéries résistantes aux médicaments en quelques minutes, y compris Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM).

"Nous explorions une approche différente pour créer des matériaux antimicrobiens lorsque nous avons observé un comportement intéressant de ce polymère et avons décidé d'explorer son potentiel plus en profondeur, " dit Rich Spontak, auteur co-correspondant d'un article sur le travail et professeur distingué de génie chimique et biomoléculaire à NC State. « Et ce que nous avons trouvé est extrêmement prometteur en tant qu'arme alternative aux approches existantes liées aux matériaux dans la lutte contre les agents pathogènes résistants aux médicaments. Cela pourrait être particulièrement utile dans les milieux cliniques, tels que les hôpitaux ou les cabinets de médecins, ainsi que dans les résidences pour personnes âgées. , où la transmission d'agents pathogènes peut avoir des conséquences désastreuses."

Les propriétés antimicrobiennes du polymère découlent de son architecture moléculaire unique, qui attire l'eau vers une séquence d'unités répétées chimiquement modifiées (ou fonctionnalisées) avec des groupes acide sulfonique.

"Lorsque des microbes entrent en contact avec le polymère, l'eau à la surface des microbes interagit avec les groupes fonctionnels acide sulfonique du polymère, créant une solution acide qui tue rapidement les bactéries, " dit Reza Ghiladi, professeur agrégé de chimie à NC State et co-auteur de l'article. "Ces solutions acides peuvent être rendues plus ou moins puissantes en contrôlant le nombre de groupes fonctionnels acide sulfonique dans le polymère."

Les chercheurs ont testé le polymère contre six types de bactéries, dont trois souches résistantes aux antibiotiques :SARM, Enterococcus faecium résistant à la vancomycine, et Acinetobacter baumannii résistant aux carbapénèmes. Lorsque 40 % ou plus des motifs polymères concernés contiennent des groupes acide sulfonique, le polymère a tué 99,9999% de chaque souche de bactéries en cinq minutes.

Les chercheurs ont également testé le polymère contre trois virus :un virus analogue de la rage, une souche de grippe et une souche d'adénovirus humain.

"Le polymère a été capable de détruire complètement la grippe et l'analogue de la rage en cinq minutes, " dit Frank Scholle, professeur agrégé de sciences biologiques à NC State et co-auteur de l'article. "Alors que le polymère avec des concentrations plus faibles des groupes d'acide sulfonique n'avait aucun effet pratique contre l'adénovirus humain, il pourrait détruire 99,997% de ce virus à des niveaux d'acide sulfonique plus élevés."

L'une des préoccupations des chercheurs était que l'effet antimicrobien du polymère pourrait progressivement s'aggraver avec le temps, car les groupes acide sulfonique étaient neutralisés lorsqu'ils interagissaient avec des ions chargés positivement (cations) dans l'eau. Cependant, ils ont découvert que le polymère pouvait être entièrement "rechargé" en l'exposant à une solution acide.

« En laboratoire, vous pouvez le faire en trempant le polymère dans un acide fort, " dit Ghiladi. "Mais dans d'autres contextes, comme une chambre d'hôpital, vous pouvez simplement vaporiser du vinaigre sur la surface en polymère."

Ce processus de "recharge" fonctionne car chaque fois que l'un des groupes acide sulfonique chargé négativement se combine avec un cation dans l'eau, ce qui peut se produire lorsque le polymère entre en contact avec des microbes, le groupe acide sulfonique devient électriquement neutre. Cela rend le groupe acide inefficace contre les microbes. Mais lorsque le polymère neutralisé est soumis à un acide, ces groupes fonctionnels peuvent échanger des cations liés avec des protons de l'acide, rendre les groupes d'acide sulfonique actifs à nouveau et prêts à tuer les agents pathogènes microbiens.

« Le travail que nous avons effectué ici met en évidence une nouvelle approche prometteuse pour créer des surfaces antimicrobiennes à utiliser dans la lutte contre les agents pathogènes résistants aux médicaments, et les infections nosocomiales en particulier, " dit Ghiladi.

"Les polymères séquencés fonctionnels comme celui-ci sont très polyvalents, utilisables comme milieu de traitement de l'eau, actionneurs souples, cellules solaires et membranes de séparation de gaz - et sans danger pour l'environnement car elles peuvent être facilement recyclées et réutilisées, " ajoute Spontak. " Ces caractéristiques les rendent particulièrement attractifs pour une utilisation généralisée.

"Et ce travail s'est concentré sur une seule série de polymères fabriqués par Kraton Polymers, " dit Spontak. " Nous sommes très impatients de voir comment nous pouvons modifier davantage ce polymère et d'autres pour conserver des propriétés antimicrobiennes aussi efficaces et rapides tout en améliorant d'autres attributs qui seraient intéressants pour d'autres applications. "

Le papier, "Polymères multiblocs chargés intrinsèquement auto-stérilisants qui tuent les microbes résistants aux médicaments en quelques minutes, " apparaît dans le journal Horizons de matériaux .