Le sélénium est un élément peu coûteux qui appartient naturellement au corps. Il est également connu pour lutter contre les bactéries. Toujours, il n'avait pas été essayé comme revêtement antibiotique sur un matériau de dispositif médical. Dans une nouvelle étude, Les ingénieurs de l'Université Brown rapportent que lorsqu'ils ont utilisé des nanoparticules de sélénium pour enrober du polycarbonate, le matériau des cathéters et des tubes endotrachéaux, les résultats ont été des réductions significatives des populations cultivées de Staphylococcus aureus bactéries, parfois jusqu'à 90 pour cent.

"Nous voulons empêcher les bactéries de générer un biofilm, " a déclaré Thomas Webster, professeur d'ingénierie et d'orthopédie, qui étudie comment la nanotechnologie peut améliorer les implants médicaux. Il est l'auteur principal de l'article, publié en ligne cette semaine dans le Journal de recherche sur les matériaux biomédicaux A .

Les biofilms sont des colonies de bactéries notoirement difficiles à traiter car elles sont souvent capables de résister aux antibiotiques.

"Plus nous pouvons retarder ou inhiber complètement la formation de ces colonies, plus votre système immunitaire les éliminera probablement, " Webster a déclaré. "Mettre du sélénium là-bas pourrait faire gagner plus de temps pour garder un tube endotrachéal chez un patient."

Pendant ce temps, Webster a dit, parce que le sélénium est en fait un nutriment recommandé, il devrait être inoffensif dans le corps aux concentrations trouvées dans les revêtements. Aussi, c'est beaucoup moins cher que l'argent, un matériau moins biocompatible qui est l'état actuel de l'art pour les revêtements antibactériens des dispositifs médicaux.

Webster étudie les nanoparticules de sélénium depuis des années, principalement pour leurs effets anticancéreux possibles. Alors qu'il commençait à examiner leurs propriétés antibiotiques, il a consulté Keiko Tarquinio, pédiatre de l'hôpital pour enfants Hasbro, professeur adjoint de pédiatrie, qui était impatient de trouver des moyens de réduire les biofilms sur les implants.

Étudier le sélénium

Pour cette étude, Webster et le premier auteur Qi Wang ont cultivé des nanoparticules de sélénium de deux gammes de tailles différentes, puis en ont utilisé des solutions pour enrober des morceaux de polycarbonate à l'aide d'un processus simple. Sur certains polycarbonates, ils ont ensuite appliqué et arraché du ruban non seulement pour tester la durabilité des revêtements, mais aussi pour voir comment une concentration dégradée de sélénium se comporterait contre les bactéries.

Sur le polycarbonate enduit - à la fois les pièces enduites à l'origine et les pièces testées sur bande - Wang et Webster ont utilisé des microscopes à force électronique et atomique pour mesurer la concentration de nanoparticules et la surface de sélénium exposée pour interagir avec les bactéries.

L'une de leurs découvertes était qu'après le test de la bande, les nanoparticules plus petites adhéraient mieux au polycarbonate que les plus grosses.

Ensuite, ils étaient prêts pour l'étape clé :des expériences qui exposaient des bactéries staphylococciques en culture à des morceaux de polycarbonate, dont certains ont été laissés sans revêtement comme témoins. Parmi les pièces enduites, certains avaient les plus grosses nanoparticules et d'autres les plus petites. Certains de chacun de ces groupes avaient été dégradés par la bande, et d'autres non.

Les quatre types de revêtements de sélénium se sont avérés efficaces pour réduire les populations de staphylocoques après 24 ans, 48, et 72 heures par rapport aux témoins non enrobés. Les effets les plus puissants - des réductions supérieures à 90 pour cent après 24 heures et jusqu'à 85 pour cent après 72 heures - provenaient de revêtements de l'une ou l'autre gamme de tailles de particules qui n'avaient pas été dégradés par le ruban. Parmi les revêtements qui ont été soumis au test du ruban, les revêtements de nanoparticules plus petits se sont avérés plus efficaces.

Les populations de staphylocoques exposées à l'une des pièces en polycarbonate revêtues ont culminé au bout de 48 heures, peut-être parce que c'est à ce moment-là que les bactéries pourraient tirer le meilleur parti du milieu de culture in vitro. Mais les niveaux ont toujours chuté de façon spectaculaire en 72 heures.

L'étape suivante, Webster a dit, est de commencer les tests sur les animaux. De telles expériences in vivo, il a dit, testera les revêtements en sélénium dans un contexte où les bactéries ont plus de nourriture disponible mais seront également confrontées à une réponse du système immunitaire.

Les résultats peuvent finalement avoir une pertinence commerciale. D'anciens étudiants diplômés ont élaboré un plan d'affaires pour les revêtements de nanoparticules de sélénium pendant leurs études et ont depuis obtenu une licence de la technologie de Brown pour leur entreprise, Axena Technologies.