Une solution puissante à la propagation mondiale de la résistance aux antimicrobiens pourrait bientôt devenir disponible, grâce aux chercheurs A*STAR, qui ont mis au point une alternative physique et écologique aux agents antibactériens biochimiquement actifs.

Généralement transmis par contact avec des surfaces contaminées, les infections bactériennes constituent de graves menaces pour la santé dans les milieux médicaux. Petits agents antibactériens moléculaires, qui sont couramment utilisés dans les antiseptiques, désinfectants, et conservateurs, et d'autres produits de soins aux consommateurs, peut prévenir les infections croisées en annihilant les bactéries sur les surfaces fréquemment touchées. Cependant, leur utilisation excessive contribue à la résistance aux antimicrobiens. Ces substances toxiques et persistantes peuvent également nuire à l'environnement en perturbant l'équilibre écologique des sols et en mettant en danger la vie aquatique.

En réponse à cela, Yugen Zhang et Yuan Yuan, de l'Institut de bioingénierie et de nanotechnologie ont développé des surfaces nanostructurées qui détruisent les bactéries par des moyens physiques, plutôt que des interactions biochimiques¹. Ces surfaces imitent les motifs antimicrobiens formés par des piliers ultra-petits sur les ailes de cigale. « En plus d'être propre et sécuritaire, cette technologie ne nécessite pas de produits chimiques appliqués à l'extérieur, " dit Zhang.

Les chercheurs ont ajouté une solution à base de zinc à diverses surfaces, y compris le caoutchouc, un verre, bois, et feuille de métal, puis immergé les surfaces dans une solution aqueuse contenant du 2-méthylimidazole riche en amine pour former ce que l'on appelle un revêtement d'armature imidazolate zéolitique. Le revêtement consistait en un ensemble de minuscules, cristaux en forme de dague chargés positivement qui se sont développés perpendiculairement aux substrats.

"Nous avons utilisé des matériaux peu coûteux et une méthode simple pour créer cette structure de nano-dague sur différents types de surfaces, " dit Zhang en notant que son équipe a dû essayer de nombreuses formules avant de trouver les bonnes conditions de croissance.

Quel que soit le substrat revêtu, les réseaux de nano-dagger ont efficacement tué les bactéries résistantes aux antibiotiques Escherichia coli et Staphylococcus aureus ainsi que le champignon Candida albicans, démontrant leur large applicabilité. Ils ont également conservé leur activité antibactérienne lorsqu'ils ont été exposés quatre fois consécutives à E. coli pendant deux mois, prouvant leur durabilité.

Selon Zhang, les charges positives positionnées sur les nano-dagues attirent d'abord les cellules bactériennes qui portent des membranes chargées négativement, les faire adhérer à la surface enduite. Prochain, les pointes acérées des nano-dagues déchirent les membranes cellulaires par les forces électrostatiques et gravitationnelles.

« Nous sommes vraiment enthousiasmés par l'excellente propriété de destruction bactérienne de cette technologie et pensons qu'elle aura de nombreuses applications dans la vie réelle, ", explique Zhang. Son équipe travaille actuellement au développement de prototypes de surface de nano-dague et d'autres surfaces antimicrobiennes à nano-motif en utilisant différents matériaux.