Les scientifiques de l'alimentation de l'Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapour) a fabriqué un pansement en gel antibactérien en utilisant les cosses jetées du fruit tropical populaire, durian.

Connu comme le « roi des fruits » en Asie du Sud-Est, le durian a une enveloppe épaisse avec des épines épineuses qui est jetée, tandis que la chair sucrée entourant les graines à l'intérieur est considérée comme un mets délicat.

En extrayant de la cellulose de haute qualité des enveloppes de durian et en la combinant avec du glycérol, un sous-produit des déchets de l'industrie du biodiesel et du savon, les scientifiques de NTU ont créé un gel mou, semblable aux feuilles de silicium, qui peuvent être découpés en bandages de différentes formes et tailles.

Ils ont ensuite ajouté les molécules organiques produites à partir de levure de boulanger appelée levure naturelle phénolique, rendant le pansement mortel pour les bactéries.

Développé par le professeur William Chen, le directeur du programme de science et technologie alimentaires de la NTU, l'innovation a été publiée récemment dans ACS Sustainable Chemistry &Engineering, une revue à comité de lecture de l'American Chemistry Society.

Les patchs hydrogel conventionnels sont couramment disponibles dans les pharmacies, généralement utilisé pour couvrir les plaies de la chirurgie afin de minimiser la formation de tissu cicatriciel excessif, résultant en une cicatrice plus douce et plus plate. Le patch maintient la peau hydratée au lieu de la dessécher lorsque des pansements conventionnels ou des pansements de gaze sont utilisés.

Le professeur Chen a déclaré que les patchs d'hydrogel conventionnels sur le marché sont fabriqués à partir de matériaux synthétiques tels que des polymères comme le polyméthacrylate et la polyvinylpyrrolidine. Ceux qui ont des propriétés antimicrobiennes utilisent également des composés métalliques tels que les ions d'argent ou de cuivre. Ces matériaux synthétiques approuvés pour une utilisation dans des applications biomédicales sont plus coûteux que le nouvel hydrogel fabriqué à partir de déchets naturels.

« Avec la menace croissante des superbactéries résistantes aux antibiotiques, le monde aura besoin de plusieurs moyens alternatifs pour prévenir les infections. Un moyen efficace de protéger les plaies ouvertes consiste à utiliser des pansements antimicrobiens biocompatibles et sans danger pour une utilisation prolongée par l'homme. Ceci est particulièrement important pour les patients diabétiques souffrant de plaies chroniques, " a expliqué le professeur Chen, le professeur Michael Fam Chair en science et technologie alimentaires à l'École de génie chimique et biomédical.

« En utilisant des déchets qui sont actuellement jetés en grande quantité (cosses de durian et glycérol), nous pourrions transformer les déchets en une ressource biomédicale précieuse qui peut accélérer la guérison des plaies et réduire les risques d'infection.

L'enveloppe constituant 60 pour cent du durian, elle est généralement jetée et incinérée, poser un problème environnemental. À Singapour, il a été rapporté par Straits Times que 14, 300 tonnes de durian (estimées à 10 millions de durians) ont été importées et consommées en 2017.

Étant non toxique et biodégradable, le pansement en gel organique devrait également avoir une empreinte environnementale plus faible que les pansements synthétiques conventionnels.

Commentant de manière indépendante cette innovation, Professeur agrégé Andrew Tan, Vice-doyen (Faculté) de la Lee Kong Chian School of Medicine de NTU, qui est un expert des troubles métaboliques, dit qu'il existe actuellement des hydrogels naturels et synthétiques sur le marché, où leur utilité dans la cicatrisation de certains types de plaies est bien reconnue.

"Les pansements Hydrogel sont connus pour leur non-toxicité, capacité à réhydrater le lit de la plaie, et peut faciliter le débridement autolytique (où les enzymes du corps et les fluides naturels agissent pour ramollir les mauvais tissus et les éliminer). La partie innovante et unique du travail actuel du professeur Chen est le recyclage de l'écorce de durian pour obtenir de la cellulose. C'est aussi assez unique étant donné que les épines du durian peuvent faire mal, mais les matériaux de l'écorce peuvent guérir, ", a déclaré le professeur Tan.

Pourquoi des pansements antimicrobiens sont nécessaires

Les plaies liées aux maladies chroniques devraient devenir un fardeau de santé plus courant, où l'infection bactérienne des plaies cutanées est un risque sérieux. Le marché des pansements est estimé à 11,4 milliards de dollars par an, selon un article publié dans le European Polymer Journal (A. Gupta et al, 2019).

L'avantage clinique du nouveau pansement hydrogel est que les composés phénoliques naturels de levure incorporés aideront à empêcher la croissance de bactéries telles que E. coli à Gram négatif et S. aureus à Gram positif. et la formation subséquente de biofilms (une couche de boue qui peut conduire à une résistance antimicrobienne au sein d'une colonie de bactéries).

Comme preuve de concept, les hydrogels antimicrobiens ont été testés en tant que pansement sur la peau des animaux et ont montré de bons effets antimicrobiens jusqu'à 48 heures.

Le nouveau pansement hydrogel de preuve de concept est appliqué en le posant simplement sur la plaie, tout comme avec les feuilles de gel de silicone disponibles dans le commerce pour le pansement, l'étalon-or actuel utilisé après les chirurgies esthétiques pour réduire les cicatrices.

Autres applications des hydrogels

Les hydrogels organiques sont également utiles pour les vêtements, électronique souple et extensible, ce que le professeur Chen avait démontré dans un article de 2019 publié dans Rapports scientifiques .

L'électronique portable peut consister en de petits capteurs capables de détecter la fréquence cardiaque et les activités physiques, un peu comme les bandes intelligentes actuelles. Ils pourraient aider les travailleurs de la santé à surveiller la santé des personnes âgées dans les communautés éloignées.

Démontrer l'utilisation d'hydrogels organiques en électronique flexible, un prototype d'hydrogel capable de conduire des signaux électriques a été fabriqué avec de la cellulose obtenue à partir d'Okara, les déchets restants de la pulpe de soja lors de la fabrication du lait de soja.

"Comme le montrent bon nombre de nos articles de recherche, la recherche fondamentale en science et technologie alimentaires porte des applications beaucoup plus interdisciplinaires dans d'autres industries, comme les soins de santé, applications biomédicales et spécialités chimiques, " a ajouté le professeur Chen.

"Notre innovation s'inscrit dans le plan stratégique NTU 2025, où la recherche et l'innovation sont des piliers clés pour relever certains des plus grands défis de l'humanité. En adoptant une approche déchets-ressources et l'utilisation de techniques de fabrication vertes, nous avons montré qu'il est possible de réduire la consommation des ressources naturelles de la Terre, réutiliser ce qui était considéré comme des déchets, et recyclez-les en produits de valeur utiles à l'humanité."

L'équipe de quatre chercheurs de NTU a mis deux ans à rechercher et à publier ses découvertes et est maintenant à la recherche de partenaires industriels qui pourraient être désireux de commercialiser leur pansement en gel antibactérien.