Un ingrédient courant dans la crème solaire pourrait être un revêtement antibactérien efficace pour les implants médicaux tels que les stimulateurs cardiaques et les articulations de remplacement.

Des chercheurs de l'Université du Michigan ont découvert qu'un revêtement de nanopyramides d'oxyde de zinc peut perturber la croissance de la résistance à la méthicilline Staphylococcus aureus (SARM), réduisant le film sur les matériaux traités de plus de 95 pour cent. Environ un million de dispositifs médicaux implantés sont infectés chaque année par le SARM et d'autres espèces bactériennes.

« Il est extrêmement difficile de traiter ces infections, " a déclaré J. Scott VanEpps, un conférencier clinicien et chercheur associé au département de médecine d'urgence de l'U-M Medical School, dont l'équipe a dirigé l'étude biologique.

Le traitement implique soit une longue cure d'antibiotiques, pouvant entraîner une résistance aux antibiotiques et des effets secondaires toxiques, ou les implants doivent être remplacés chirurgicalement, ce qui peut être assez étendu pour des dispositifs tels que les valves cardiaques et les articulations prothétiques, dit Van Epps.

Idéalement, les médecins voudraient empêcher les infections de se produire en premier lieu. Une option consiste à enduire les appareils de quelque chose sur lequel les bactéries ne peuvent pas se développer. Les nouveaux résultats, publié dans la revue Nanomédecine , suggèrent qu'un tel revêtement pourrait être fabriqué à partir de nanoparticules d'oxyde de zinc, un ingrédient de crème solaire et de crème contre l'érythème fessier qui rend la lotion plus épaisse et relativement opaque.

Si les nanoparticules ont la forme d'une pyramide à base hexagonale, ils sont très efficaces pour empêcher une enzyme appelée bêta-galactosidase de décomposer le lactose en sucres plus petits que sont le glucose et le galactose, que les bactéries utilisent comme carburant.

La forme est importante, à la fois pour l'enzyme et pour les nanoparticules. L'enzyme doit pouvoir se tordre afin de couper le lactose en sucres plus petits. Deux acides aminés, ou des blocs de construction de protéines, s'asseoir l'un en face de l'autre à travers un sillon dans l'enzyme. Le lactose s'insère dans le sillon, et les acides aminés se réunissent pour catalyser la décomposition en glucose et galactose.

"Bien que d'autres études doivent être menées, nous pensons que les nanopyramides d'oxyde de zinc interfèrent avec ce mouvement de torsion, " a déclaré Nicolas Kotov, le professeur de génie chimique Joseph B. et Florence V. Cejka, dont le groupe a fabriqué les nanoparticules.

Les recherches de l'équipe suggèrent qu'une partie de la nanoparticule (un bord ou une pointe) s'insère dans le sillon. En bouchant une seule des quatre rainures, les nanoparticules peuvent arrêter l'ensemble de l'enzyme en empêchant l'action de torsion.

Pour explorer le concept d'un revêtement antibactérien, Le groupe de Kotov a recouvert des chevilles avec les nanopyramides, puis l'équipe de VanEpps les a collées dans une substance qui permettrait aux bactéries de se développer. Ils ont évalué quatre espèces de bactéries sur des chevilles enrobées et non enrobées :deux espèces de staphylocoques (dont le SARM), une espèce qui cause la pneumonie et E. coli .

Après 24 heures de croissance, le nombre de cellules staphylococciques viables récupérées à partir des chevilles revêtues était de 95 % inférieur à celui des chevilles non revêtues. La pneumonie et E. coli espèces étaient moins sensibles aux nanoparticules.

"Bien que le revêtement n'ait pas pu éradiquer complètement toutes les cellules staphylococciques, cette réduction spectaculaire pourrait probablement permettre aux traitements antibiotiques de réussir ou simplement permettre au système immunitaire humain de prendre le relais sans avoir besoin d'antibiotiques, " a déclaré Van Epps.

Staphe, y compris le SARM, est particulièrement vulnérable aux nanopyramides car sa paroi cellulaire est une matrice de protéines et de sucres. L'équipe soupçonne que lorsque le SARM a tenté de coloniser les piquets, les nanopyramides liées aux enzymes qui construisent la paroi cellulaire. Puisque les enzymes ne pouvaient pas maintenir la paroi cellulaire, les cellules se sont effondrées.

Si c'est bien ainsi que fonctionnent les nanopyramides, alors le revêtement ne devrait poser aucun problème pour les cellules humaines, dont les enveloppes membranaires n'ont pas les mêmes vulnérabilités. Cela peut également expliquer pourquoi le revêtement n'est pas aussi efficace sur E. coli , qui ne porte pas ses enzymes de paroi cellulaire sur sa manche.

De nombreux obstacles se dressent entre le revêtement de nanoparticules et l'utilisation clinique chez les patients. Les chercheurs doivent découvrir comment un tel revêtement affecterait les cellules humaines à proximité de l'implant et explorer comment les nanopyramides affectent d'autres enzymes chez l'homme et les bactéries.

« La forte activité antibactérienne contre le SARM et d'autres agents pathogènes est une découverte passionnante, ", a déclaré Kotov. "Nous voulons mieux comprendre les mécanismes de la fonction antibactérienne pour affiner son activité inhibitrice et identifier les similitudes structurelles entre les enzymes que les nanoparticules pyramidales peuvent inhiber."