Les infections sont une menace redoutée qui peut avoir des conséquences fatales après une opération, dans le traitement des plaies, et pendant l'ingénierie tissulaire. Les hydrogels biomimétiques dotés de propriétés antimicrobiennes « intégrées » peuvent réduire considérablement ce danger. Dans la revue Angewandte Chemie , les scientifiques ont maintenant introduit un gel qui est activé par la lumière rouge pour produire des composés d'oxygène réactifs qui tuent efficacement les bactéries et les champignons.

Les hydrogels sont des réseaux de molécules qui retiennent l'eau dans leur grille. Des hydrogels antimicrobiens peuvent être produits en mélangeant ou en fixant des composants antimicrobiens à un gel polymère. Chercheurs de l'Université de technologie du Hebei, Tianjin (Chine), Université Radboud, Nimègue (Pays-Bas), et l'Université du Queensland, Brisbane (Australie) a choisi une voie alternative et a utilisé la chimiothérapie antimicrobienne photodynamique comme modèle. Dans cette technique, les photosensibilisateurs entrent dans un état excité lorsqu'ils sont irradiés avec de la lumière. Par une transition non radiative, le photosensibilisateur entre dans un autre, état excité de longue durée. La transition peut transférer de l'énergie aux molécules d'oxygène, formant des espèces d'oxygène hautement réactives qui tuent les microbes.

À ce jour, les gels synthétiques à activité antimicrobienne photodynamique n'ont été ni biocompatibles ni biodégradables. Produits d'origine biologique, en revanche, abritent des risques de contamination ou de réactions immunitaires et délivrent des résultats difficiles à reproduire. L'équipe dirigée par Chengfen Xing a relevé ce défi en utilisant des hydrogels entièrement synthétiques aux propriétés biomimétiques, qui sont des propriétés qui imitent les systèmes biologiques. Ils ont sélectionné un polymère à squelette hélicoïdal (polyisocyanure à chaînes d'éthylène glycol greffées) qui forme poreux, hydrogels hautement biocompatibles avec une architecture filiforme qui ressemble aux structures et aux propriétés mécaniques des biogels à base de collagène et de fibrine.

Les chercheurs ont combiné ce type d'hydrogel avec un photosensibilisateur à base de polythiophène. En solution, il forme des amas désordonnés et absorbe la lumière violette. L'incorporation dans les régions en forme de spirale de l'hydrogel force les polythiophènes dans une ligne droite, configuration linéaire. Sous cette forme, l'absorption est significativement plus forte et décalée dans la région rouge du spectre. Ceci est préférable car la lumière rouge peut pénétrer plus profondément et provoque moins de blanchiment du pigment.

Les chercheurs ont ainsi obtenu un gel au pouvoir antimicrobien exceptionnel contre les bactéries, comme Escherichia coli et Bacillus subtilis, ainsi que des champignons comme Candida albicans. Cela pourrait être un point de départ pour la fabrication de pansements avec des « bouchons d'infection intégrés ». Les avantages de cette méthode de lutte contre les pathogènes :elle est non invasive et son effet est contrôlable tant en localisation qu'en durée. Même les bactéries résistantes aux antibiotiques peuvent être tuées et le risque de provoquer de nouvelles résistances est beaucoup plus faible.