Les bactéries résistantes aux antibiotiques qui colonisent les surfaces et les équipements médicaux entraînent une augmentation annuelle alarmante du nombre de patients infectés dans les hôpitaux et les cliniques. Une équipe de KAUST travaille à réduire ces nombres avec un polymère intelligent qui change de couleur et active les enzymes antimicrobiennes naturelles lorsqu'une contamination bactérienne est détectée.

L'exposition constante aux bactéries salivaires rend les outils dentaires, tels que les plaques d'imagerie à rayons X réutilisables, environnements idéaux pour les biofilms virulents. Une solution à ce problème consiste à revêtir les dispositifs de polymères incrustés de cristaux nanométriques qui libèrent lentement des ions d'argent, un agent biocide à large spectre. Cependant, défis avec la lixiviation des nanoparticules, ont contrecarré l'avancement de cette technologie.

Professeur agrégé Niveen Khashab, son doctorat L'étudiant Shahad Alsaiari et ses collègues de l'Advanced Membranes and Porous Materials Center de l'Université ont réalisé que le passage aux nanoparticules d'or pourrait donner des capacités de détection de revêtements antimicrobiens - ces minuscules cristaux ont des propriétés optiques sensibles qui peuvent être réglées pour repérer des interactions biomoléculaires spécifiques. Mais les incorporer en toute sécurité dans des polymères nécessitait de nouveaux types de nanocharges.

« Les nanocharges sont de petits agents chimiques répartis dans la matrice d'un composite polymère, " expliqua Khashab. " Ce sont des dopants, donc ils améliorent le matériau régulier et introduisent de nouvelles propriétés - dans notre cas, rendant le revêtement antibactérien."

L'approche de l'équipe utilise des nanoclusters d'or traités avec des enzymes lysozymes qui ont des défenses innées contre les agents pathogènes, comme Escherichia coli, communément appelé E. coli. Ils ont attaché ces colloïdes à la surface de légèrement plus grands, nanoparticules de silice poreuse bourrées de molécules d'antibiotiques.

Normalement, ce complexe or-silice émet des éclats, lumière fluorescente rouge. Mais lorsque les unités de lysozyme rencontrent des bactéries, une forte attraction pour les parois cellulaires arrache les nanoclusters d'or de leurs partenaires de silice, une action qui éteint simultanément la fluorescence et libère la cargaison d'antibiotiques.

Des expériences de mélange ont révélé que les nanocharges à base d'or s'intégraient parfaitement dans les composites polymères et présentaient une lixiviation minimale lors des essais avec E. coli. Khashab attribue ces interactions polymères favorables aux arêtes vives exposées des amas d'or sur les sphères de silice

Les chercheurs ont testé leur concept en comparant les plaques dentaires à rayons X avec et sans le revêtement polymère intelligent. Les deux échantillons ont donné les mêmes images haute résolution des dents et de la structure osseuse. Cependant, seule la plaque enduite a permis une évaluation visuelle rapide de la contamination bactérienne, simplement en éclairant l'appareil avec une lampe UV et en recherchant le changement de couleur. La libération réussie de l'agent antibactérien a également considérablement réduit l'accumulation de biofilm.

"Le processus de revêtement est facile, " a noté Khashab. "Nous cherchons à améliorer cette technologie pour inclure d'autres dispositifs médicaux de différentes tailles et formes."