(PhysOrg.com) -- Des chercheurs d'IBM et de l'Institut de bioingénierie et de nanotechnologie ont découvert une percée en nanomédecine dans laquelle de nouveaux types de polymères se sont avérés capables de détecter et de détruire physiquement les bactéries résistantes aux antibiotiques et les maladies infectieuses telles que Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline, connu sous le nom de SARM.

Découvert en appliquant les principes utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs, ces nanostructures sont physiquement attirées par les cellules infectées comme un aimant, leur permettant d'éradiquer sélectivement les bactéries difficiles à traiter sans détruire les cellules saines qui les entourent. Ces agents empêchent également les bactéries de développer une résistance aux médicaments en traversant réellement la paroi et la membrane cellulaires bactériennes, un mode d'attaque fondamentalement différent par rapport aux antibiotiques traditionnels.

Le SARM n'est qu'un type de bactérie dangereuse que l'on trouve couramment sur la peau et qui se contracte facilement dans des endroits comme les gymnases, écoles et hôpitaux où les gens sont en contact étroit. En 2005, Le SARM était responsable de près de 95, 000 infections graves, et associé à près de 19, 000 décès liés au séjour à l'hôpital aux États-Unis.

Le défi avec des infections comme le SARM est double. D'abord, la résistance aux médicaments se produit parce que les micro-organismes sont capables d'évoluer pour résister efficacement aux antibiotiques parce que les traitements actuels laissent leur paroi cellulaire et leur membrane en grande partie intactes. En outre, les fortes doses d'antibiotiques nécessaires pour tuer une telle infection détruisent indistinctement les globules rouges sains en plus de ceux contaminés.

« Le nombre de bactéries dans la paume d'une main dépasse celui de l'ensemble de la population humaine, " a déclaré le Dr James Hedrick, Scientifique des matériaux organiques avancés, Recherche IBM – Almaden. "Avec cette découverte, nous avons pu tirer parti de décennies de développement de matériaux traditionnellement utilisés pour les technologies des semi-conducteurs pour créer un tout nouveau mécanisme d'administration de médicaments qui pourrait les rendre plus spécifiques et plus efficaces."

S'il est fabriqué commercialement, ces nanostructures biodégradables pourraient être injectées directement dans le corps ou appliquées localement sur la peau, traiter les infections cutanées par le biais de produits de consommation comme le déodorant, du savon, désinfectant pour les mains, lingettes de table et conservateurs, ainsi qu'être utilisé pour aider à guérir les blessures, la tuberculose et les infections pulmonaires.

« En utilisant nos nouvelles nanostructures, nous pouvons offrir une solution thérapeutique viable pour le traitement du SARM et d'autres maladies infectieuses. Cette découverte passionnante intègre efficacement nos capacités en sciences biomédicales et en recherche sur les matériaux pour résoudre les problèmes clés de l'administration conventionnelle de médicaments, " a déclaré le Dr Yiyan Yang, Chef de groupe, Institut de bio-ingénierie et de nanotechnologie, Singapour.

Comment ça fonctionne

Le système immunitaire du corps humain est conçu pour nous protéger des substances nocives, à l'intérieur comme à l'extérieur, mais pour diverses raisons, de nombreux antibiotiques conventionnels d'aujourd'hui sont soit rejetés par l'organisme, soit ont un taux de réussite limité dans le traitement des bactéries résistantes aux médicaments. Les agents antimicrobiens développés par IBM Research et l'Institute of Bioengineering and Nanotechnology sont spécifiquement conçus pour cibler une zone infectée afin de permettre une administration systémique du médicament.

Une fois que ces polymères entrent en contact avec de l'eau dans ou sur le corps, ils s'auto-assemblent en une nouvelle structure polymère conçue pour cibler les membranes bactériennes sur la base d'une interaction électrostatique et percer leurs membranes et parois cellulaires. La nature physique de cette action empêche les bactéries de développer une résistance à ces nanoparticules.

La charge électrique naturellement présente dans les cellules est importante car les nouvelles structures polymères ne sont attirées que par les zones infectées tout en préservant les globules rouges sains dont le corps a besoin pour transporter l'oxygène dans tout le corps et combattre les bactéries.

Contrairement à la plupart des matériaux antimicrobiens, ceux-ci sont biodégradables, ce qui améliore leur application potentielle car ils sont naturellement éliminés du corps (plutôt que de rester derrière et de s'accumuler dans les organes).

Les polymères antimicrobiens créés par IBM Research et l'Institut de bio-ingénierie et de nanotechnologie et ont été testés contre des échantillons microbiens cliniques par le State Key Laboratory for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, Premier hôpital affilié, Collège de médecine et Université du Zhejiang en Chine. Le document de recherche complet a été récemment publié dans la revue à comité de lecture Chimie de la nature .

Des chercheurs d'IBM appliquent déjà les principes de la nanotechnologie pour créer des innovations médicales potentielles telles que le transistor à ADN et l'IRM 3-D. Plus récemment, ils ont travaillé sur un test de diagnostic au point de service en une étape basé sur une puce de silicium innovante qui nécessite moins de volume d'échantillon, peut être beaucoup plus rapide, portable, facile à utiliser, et peut tester de nombreuses maladies. Surnommé "Lab sur une puce, « les résultats sont si rapides et précis qu'un petit échantillon de sang d'un patient pourrait être testé immédiatement après une crise cardiaque pour permettre au médecin de prendre rapidement un plan d'action pour aider le patient à survivre.