Des chercheurs de l’UAB et de l’ICN2 ont développé un matériau innovant pour lutter contre la propagation d’agents pathogènes, les infections et la résistance aux antimicrobiens. Inspiré des substances sécrétées par les moules pour adhérer aux roches, il peut être utilisé comme revêtement pour protéger les tissus de soins de santé et constitue une alternative efficace aux matériaux couramment utilisés tels que le papier, le coton, les masques chirurgicaux et les pansements commerciaux.

La recherche est publiée dans le Chemical Engineering Journal .

La surutilisation des antibiotiques a conduit au développement de la résistance aux antimicrobiens (RAM), une menace croissante pour la santé publique dans le monde entier. La RAM se produit lorsque les bactéries évoluent au fil du temps et ne répondent plus aux médicaments, antibiotiques et autres médicaments antimicrobiens associés, ce qui rend les infections plus difficiles à traiter et augmente le risque de propagation d'agents pathogènes, de maladies graves et de décès.

En fait, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) et les Nations Unies (ONU) ont signalé que la RAM constitue une menace majeure pour la santé humaine dans le monde, dépassant probablement le cancer comme principale cause de décès dans le monde d'ici 2050.

Dans ce scénario, le développement de nouveaux matériaux antibactériens plus efficaces est devenu essentiel pour réduire la propagation des agents pathogènes, prévenant ainsi les infections. Il est important de contrôler les populations bactériennes dans les environnements de santé tels que les hôpitaux et autres unités de soins de santé pour éviter les infections dites nosocomiales, principalement dues à la colonisation bactérienne sur les surfaces biomédicales.

Aujourd'hui, ce type d'infection est la sixième cause de décès dans les pays industrialisés, et bien plus élevée dans les pays en développement, touchant particulièrement les patients immunodéprimés et en soins intensifs (par exemple, brûlures) et ceux atteints de pathologies chroniques comme le diabète.

Parmi les différents matériaux susceptibles de propager des populations bactériennes, les tissus font partie intégrante des soins aux patients :des vêtements des médecins, chirurgiens et infirmières aux rideaux médicaux, draps, taies d'oreiller, masques, gants et bandages, qui sont directement en contact avec avec des sutures et des blessures. Pour toutes ces raisons, les revêtements antibactériens pour tissus médicaux sont devenus un domaine de recherche très actif.

Des chercheurs du Département de biochimie et de biologie moléculaire de l'UAB, de l'Institut de neurosciences de l'UAB (INc-UAB) et de l'Institut catalan de nanosciences et nanotechnologies (ICN2) ont développé une famille de revêtements biocompatibles et bioinspirés produits par la copolymérisation entre le catéchol dérivés et ligands amino-terminaux.

Sur cette base, ils ont démontré que l'utilisation de ces revêtements inspirés des moules comme matériaux antimicrobiens efficaces, basée sur leur capacité à évoluer chimiquement au fil du temps en présence d'air et d'atmosphères humides, favorisant la formation continue d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) . En fait, en plus de la formation de ROS, la méthodologie de synthèse entraîne un excès de groupes aminés libres superficiels qui induisent la perturbation des membranes pathogènes.

"L'un des principaux composants présents dans les revêtements (dérivés de catéchol et de polyphénols) se trouve dans les brins sécrétés par les moules, qui sont responsables de leur adhésion aux roches dans des conditions extrêmes, sous l'eau salée", expliquent le professeur de l'UAB Victor Yuste et chercheur de l'ICN2. Salvio Suárez. "Le fait que les revêtements que nous avons développés s'inspirent de cet organisme leur permet d'adhérer à pratiquement tout type de surface et, en outre, d'être très résistants aux différentes conditions environnementales telles que l'humidité ou la présence de fluides.

"De plus, les composés naturels aident à obtenir des matériaux plus biodégradables et biocompatibles avec une résistance antimicrobienne plus faible par rapport à d'autres systèmes bactéricides qui finissent par générer une résistance et perdent donc rapidement leur efficacité."

Tous les équipements sanitaires couramment utilisés, tels que le papier, le coton, les masques chirurgicaux et les pansements commerciaux, présentaient une activité antibactérienne intrinsèque à voies multiples avec des réponses rapides contre un large spectre d'espèces microbiennes. Cela comprenait des micro-organismes qui ont développé une résistance à des conditions environnementales extrêmes (comme B. subtilis), ainsi que des agents pathogènes considérés comme la principale source responsable de nombreuses infections actuelles, en particulier celles contractées dans les établissements de soins de santé.

Ces agents pathogènes englobent des micro-organismes multirésistants provenant à la fois de Gram négatif (E. coli et P. aeruginosa) et de Gram positif (S. aureus, S. aureus résistant à la méthicilline – SARM et E. faecalis). Ces matériaux ont également montré une efficacité contre des champignons tels que C. albicans et C. auris.

De plus, son application efficace a été démontrée dans des atmosphères humides, comme celles trouvées dans les environnements de soins de santé, où des gouttelettes respiratoires et/ou d'autres biofluides sont présents, réduisant ainsi les risques de transmission par contact indirect. Une telle activité antimicrobienne a été attribuée à un processus de destruction par contact direct, dans lequel l'agent pathogène est initialement attaché au revêtement par des molécules de catéchol et d'autres dérivés de polyphénols.

Ensuite, un effet antibactérien à voies multiples est activé, principalement axé sur une génération soutenue de niveaux de biosécurité de ROS et d'interactions électrostatiques avec les groupes aminés protiques exposés à la surface. Ces mécanismes antibactériens ont induit une réponse rapide (180 minutes pour les bactéries et 24 heures pour les champignons) et efficace (plus de 99 %) contre les agents pathogènes, provoquant des dommages irréversibles aux micro-organismes.

Ces revêtements innovants suivent une synthèse simple en une étape et évolutive dans des conditions douces, en utilisant des matériaux abordables et des méthodologies basées sur la chimie verte. De plus, la nature polyphénolique de leurs compositions et l'absence d'agents antimicrobiens externes supplémentaires renforcent la simplicité des revêtements bio-inspirés et évitent l'induction de la RAM et ses effets cytotoxiques sur les cellules hôtes et l'environnement.

Il convient de mentionner que différents paramètres tels que la couleur, l'épaisseur et l'adhérence ont été affinés, offrant ainsi une solution adaptable aux différentes exigences de l'application finale du matériau. En général, les revêtements bio-inspirés conçus ont démontré un énorme potentiel d'application en clinique, car ils représentent une alternative réalisable aux matériaux antimicrobiens existants.

Plus d'informations : Jose Bolaños-Cardet et al, Revêtements bioinspirés à base de phénol pour les tissus médicaux contre la résistance aux antimicrobiens, Chemical Engineering Journal (2024). DOI :10.1016/j.cej.2024.148674

Fourni par l'Université autonome de Barcelone