Nanoingénieurs à l'Université de Californie, San Diego a développé un gel rempli de nanoéponges absorbant les toxines qui pourrait conduire à un traitement efficace des infections de la peau et des plaies causées par le SARM (résistant à la méthicilline Staphylococcus aureus ), une bactérie résistante aux antibiotiques. Ce "nanosponge-hydrogel" a minimisé la croissance des lésions cutanées sur les souris infectées par le SARM - sans l'utilisation d'antibiotiques. Les chercheurs ont récemment publié leurs résultats en ligne dans Matériaux avancés .

Pour fabriquer le nanoéponge-hydrogel, l'équipe a mélangé des nanoéponges, qui sont des nanoparticules absorbant les toxines dangereuses produites par le SARM, E. coli et d'autres bactéries résistantes aux antibiotiques, dans un hydrogel, qui est un gel composé d'eau et de polymères. L'hydrogel maintient les nanoéponges en place afin qu'elles puissent éliminer les toxines à l'endroit infecté.

"Nous avons combiné les forces de deux matériaux différents - les nanoéponges et les hydrogels - pour créer une formulation puissante pour traiter les infections bactériennes locales, " dit Liangfang Zhang, professeur de nano-ingénierie à la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego, qui dirigeait l'équipe. « Les nanoéponges seules sont difficiles à utiliser sur les tissus locaux car elles se diffusent très rapidement vers d'autres parties du corps. En intégrant les nanoéponges dans un hydrogel, nous pouvons les retenir sur le site de l'infection."

Le traitement nanoéponge-hydrogel n'impliquant pas d'antibiotiques, les chercheurs disent qu'il ne sera probablement pas affecté par la résistance bactérienne existante aux antibiotiques. Aussi, parce que les antibiotiques ne sont pas impliqués, le traitement n'incitera probablement pas les bactéries à développer une nouvelle résistance.

Ce travail fait suite à une étude que l'équipe a présentée dans Nature Nanotechnologie en 2013. L'étude précédente avait montré que les nanoéponges absorbaient des toxines bactériennes nocives dans la circulation sanguine et les éloignaient de leur véritable cible :les globules rouges. Dans cette nouvelle étude, l'équipe rapporte que l'élimination des toxines bactériennes pourrait potentiellement conduire à l'élimination des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques.

"Une façon de traiter ces infections est d'éliminer les toxines, qui agissent comme une arme et un bouclier de défense pour les bactéries qui les produisent, " a déclaré Zhang. " Nous émettons l'hypothèse que sans les toxines, les bactéries deviennent considérablement affaiblies et exposées, permettant au système immunitaire du corps de les tuer plus facilement sans l'utilisation de médicaments."

Traitement nanoéponge-hydrogel

Comment fonctionne le traitement nanoéponge-hydrogel ? Chaque nanoéponge est une nanoparticule enrobée d'une membrane de globules rouges. Ce revêtement déguise les nanoéponges en globules rouges, qui sont les véritables cibles des toxines nocives produites par le SARM. En se faisant passer pour des globules rouges, les nanoéponges attirent les toxines nocives et les éliminent de la circulation sanguine. Pour que les nanoéponges éliminent les toxines d'un endroit spécifique, comme une plaie cutanée infectée, beaucoup d'entre eux doivent être détenus à cet endroit. C'est là que l'hydrogel joue un rôle; il peut contenir des milliards de nanoéponges par millilitre en un seul endroit. Les pores de l'hydrogel sont également suffisamment petits pour empêcher la plupart des nanoéponges de s'échapper, mais suffisamment gros pour que les toxines puissent facilement pénétrer à l'intérieur et se fixer aux nanoéponges.

Les chercheurs ont montré que le traitement nanoéponge-hydrogel réduisait la taille des lésions cutanées causées par les infections à SARM. Chez la souris, les lésions cutanées qui ont été traitées avec le nanoéponge-hydrogel étaient significativement plus petites que celles qui n'ont pas été traitées.

"Après avoir injecté le nanoéponge-hydrogel à l'endroit infecté, nous avons observé qu'il absorbait les toxines sécrétées par les bactéries et empêchait d'autres dommages au sang local, tissus cutanés et musculaires, " dit Zhang.

L'équipe a également montré que l'hydrogel était efficace pour maintenir les nanoéponges en place dans le corps. Deux jours après l'injection du nanoéponge-hydrogel sous la peau d'une souris, près de 80 pour cent des nanoéponges se trouvaient encore au site d'injection. Lorsque des nanoéponges ont été injectées sans l'hydrogel, seulement 20 pour cent d'entre eux sont restés au site d'injection après deux heures. La plupart d'entre eux se sont diffusés dans les tissus environnants.