Les nanoplaquettes de graphite intégrées dans les surfaces médicales en plastique peuvent prévenir les infections, tuant 99,99 % des bactéries qui tentent de s'y attacher, une solution potentielle bon marché et viable à un problème qui affecte des millions de personnes, coûte énormément de temps et d'argent, et accélère la résistance aux antibiotiques. C'est selon les recherches de l'Université de technologie Chalmers, Suède, dans la revue Petit .

Chaque année, plus de quatre millions de personnes en Europe sont touchées par des infections contractées lors d'actes de soins, selon le Centre européen de prévention et de contrôle des maladies (ECDC). Beaucoup d'entre elles sont des infections bactériennes qui se développent autour des dispositifs médicaux et des implants dans le corps, comme les cathéters, prothèses de hanche et de genou ou implants dentaires. Dans le pire des cas, les implants doivent être retirés.

Les infections bactériennes comme celle-ci peuvent causer de grandes souffrances aux patients et coûter énormément de temps et d'argent aux services de santé. En outre, de grandes quantités d'antibiotiques sont actuellement utilisées pour traiter et prévenir de telles infections, coûte plus cher, et accélérer le développement de la résistance aux antibiotiques.

"Le but de notre recherche est de développer des surfaces antibactériennes qui peuvent réduire le nombre d'infections et le besoin ultérieur d'antibiotiques, et auxquels les bactéries ne peuvent pas développer de résistance. Nous avons maintenant montré que des surfaces sur mesure formées d'un mélange de nanoplaquettes de polyéthylène et de graphite peuvent tuer 99,99 % des bactéries qui tentent de se fixer à la surface, " dit Santosh Pandit, chercheur postdoctoral dans le groupe de recherche du professeur Ivan Mijakovic à la Division de biologie des systèmes, Département de biologie et biotechnologie, Université de technologie Chalmers.

Les infections sur implants sont causées par des bactéries qui se déplacent dans le corps dans des fluides tels que le sang, à la recherche d'une surface sur laquelle s'attacher. Lorsqu'ils atterrissent sur une surface appropriée, ils commencent à se multiplier et à former un biofilm, un revêtement bactérien.

Des études antérieures des chercheurs de Chalmers ont montré comment les flocons verticaux de graphène, placé sur la surface d'un implant, pourrait former un revêtement protecteur, rendant impossible la fixation des bactéries, comme des pointes sur les bâtiments conçues pour empêcher les oiseaux de nicher. Les flocons de graphène endommagent la membrane cellulaire, tuer les bactéries. Mais produire ces flocons de graphène coûte cher, et actuellement impossible pour une production à grande échelle.

"Mais maintenant, nous avons obtenu les mêmes effets antibactériens exceptionnels, mais en utilisant des nanoplaquettes de graphite relativement bon marché, mélangé avec un polymère très polyvalent. Le polymère, ou en plastique, n'est pas intrinsèquement compatible avec les nanoplaquettes de graphite, mais avec des techniques de fabrication de plastique standard, nous avons réussi à adapter la microstructure du matériau, avec des charges de remplissage assez élevées, pour obtenir l'effet désiré. Et maintenant, il a un grand potentiel pour un certain nombre d'applications biomédicales, " dit Roland Kádár, Professeur agrégé au Département des sciences industrielles et des matériaux de Chalmers.

Les nanoplaquettes à la surface des implants préviennent l'infection bactérienne mais, de manière cruciale, sans endommager les cellules humaines saines. Les cellules humaines sont environ 25 fois plus grosses que les bactéries, Ainsi, tandis que les nanoplaquettes de graphite se séparent et tuent les bactéries, ils rayent à peine une cellule humaine.

« En plus de réduire la souffrance des patients et le besoin d'antibiotiques, des implants comme ceux-ci pourraient conduire à moins d'exigences pour les travaux ultérieurs, puisqu'ils pouvaient rester dans le corps beaucoup plus longtemps que ceux utilisés aujourd'hui, ", déclare Santosh Pandit. "Notre recherche pourrait également contribuer à réduire les coûts énormes que de telles infections entraînent pour les services de santé dans le monde entier."

Dans l'étude, les chercheurs ont expérimenté différentes concentrations de nanoplaquettes de graphite et de matière plastique. Une composition d'environ 15 à 20 % de nanoplaquettes de graphite avait le plus grand effet antibactérien, à condition que la morphologie soit hautement structurée.

"Comme dans l'étude précédente, le facteur décisif est d'orienter et de répartir correctement les nanoplaquettes de graphite. Ils doivent être très précisément ordonnés pour obtenir un effet maximal, " dit Roland Kádár.