Les antimicrobiens sont utilisés pour tuer ou ralentir la croissance des bactéries, virus et autres micro-organismes. Ils peuvent être sous forme d'antibiotiques, utilisé pour traiter les infections corporelles, ou comme additif ou revêtement sur des produits commerciaux utilisés pour éloigner les germes. Ces outils vitaux sont essentiels pour prévenir et traiter les infections chez l'homme, Animaux et plantes, mais ils constituent également une menace globale pour la santé publique lorsque des micro-organismes y développent une résistance, un concept connu sous le nom de résistance aux antimicrobiens.

L'un des principaux moteurs de la résistance aux antimicrobiens est l'utilisation abusive et excessive d'agents antimicrobiens, qui comprend des nanoparticules d'argent, un matériau avancé aux propriétés antimicrobiennes bien documentées. Il est de plus en plus utilisé dans les produits commerciaux qui offrent des performances améliorées de destruction des germes - il a été tissé dans des textiles, appliqué sur les brosses à dents, et même mélangé dans les cosmétiques comme conservateur.

Le groupe Gilbertson de la Swanson School of Engineering de l'Université de Pittsburgh a utilisé des souches de laboratoire de E. coli pour mieux comprendre la résistance bactérienne aux nanoparticules d'argent et tenter de devancer les potentielles utilisations abusives de ce matériau. L'équipe a récemment publié ses résultats dans Nature Nanotechnologie.

"La résistance bactérienne aux nanoparticules d'argent est peu étudiée, notre groupe a donc examiné les mécanismes derrière cet événement, " a déclaré Lisa Stabryla, auteur principal de l'article et un récent doctorat civil et environnemental. diplômé à Pitt. « C'est une innovation prometteuse à ajouter à notre arsenal d'antimicrobiens, mais nous devons l'étudier consciemment et peut-être réguler son utilisation pour éviter une diminution de l'efficacité comme nous l'avons vu avec certains antibiotiques courants. »

Stabryla exposé E. coli à 20 jours consécutifs de nanoparticules d'argent et suivi de la croissance bactérienne au fil du temps. Les nanoparticules sont environ 50 fois plus petites qu'une bactérie.

"Au début, les bactéries ne pouvaient survivre qu'à de faibles concentrations de nanoparticules d'argent, mais au fur et à mesure que l'expérience se poursuivait, nous avons découvert qu'ils pouvaient survivre à des doses plus élevées, " Stabryla a noté. " Fait intéressant, nous avons découvert que les bactéries développaient une résistance aux nanoparticules d'argent, mais pas uniquement à leurs ions d'argent libérés."

Le groupe a séquencé le génome du E. coli qui avait été exposé à des nanoparticules d'argent et a trouvé une mutation dans un gène qui correspond à une pompe d'efflux qui pousse les ions de métaux lourds hors de la cellule.

"Il est possible qu'une certaine forme d'argent pénètre dans la cellule, et quand il arrive, la cellule mute pour la pomper rapidement, " a-t-elle ajouté. " Plus de travail est nécessaire pour déterminer si les chercheurs peuvent peut-être surmonter ce mécanisme de résistance grâce à la conception de particules. "

Le groupe a ensuite étudié deux types différents de E. coli :une souche hyper-motile qui nage dans son environnement plus rapidement que les bactéries normalement mobiles et une souche non-motile qui n'a pas de moyens physiques pour se déplacer. Ils ont découvert que seule la souche hyper-mobile développait une résistance.

"Cette découverte pourrait suggérer que les nanoparticules d'argent pourraient être une bonne option pour cibler certains types de bactéries, en particulier les souches immobiles, " dit Stabryla.

À la fin, les bactéries trouveront toujours un moyen d'évoluer et d'échapper aux antimicrobiens. L'espoir est qu'une compréhension des mécanismes qui conduisent à cette évolution et une utilisation consciente de nouveaux antimicrobiens réduiront l'impact de la résistance aux antimicrobiens.

"Nous sommes les premiers à étudier les effets de la motilité bactérienne sur la capacité à développer une résistance aux nanoparticules d'argent, " a déclaré Leanne Gilbertson, professeur assistant de génie civil et environnemental à Pitt. "La différence observée est vraiment intéressante et mérite une enquête plus approfondie pour la comprendre et comment lier la réponse génétique - la régulation de la pompe à efflux - à la capacité de la bactérie à se déplacer dans le système.

"Les résultats sont prometteurs pour pouvoir ajuster les propriétés des particules pour une réponse souhaitée, comme une haute efficacité tout en évitant la résistance."