Une équipe de chercheurs de l'Université Brown a développé un nouveau matériau réactif capable de libérer une cargaison encapsulée uniquement lorsque des bactéries pathogènes sont présentes. Le matériau pourrait être utilisé pour fabriquer des pansements qui réagissent rapidement aux infections en plein essor, mais ne délivrent des médicaments qu'à la demande.

Le développement est particulièrement pertinent face à la crise mondiale de la résistance aux antibiotiques, selon les chercheurs, car le matériau pourrait aider à combattre les infections tout en s'attaquant au problème de la résistance.

"Nous avons développé un système d'administration de médicaments intelligent déclenché par des bactéries", a déclaré Anita Shukla, professeure agrégée à la Brown's School of Engineering, qui a dirigé le développement du matériau. "Notre hypothèse est que des technologies comme celle-ci, qui réduisent la quantité de médicament nécessaire pour un traitement efficace, peuvent également réduire à la fois les effets secondaires et le potentiel de résistance."

Le nouveau matériau, décrit dans la revue ACS Applied Materials and Interfaces , est un hydrogel - un réseau de polymères hydratés. Les hydrogels sont hautement biocompatibles et peuvent être utilisés pour encapsuler une gamme de nanoparticules ou de petites molécules thérapeutiques. Ils sont souvent utilisés dans les pansements. Les hydrogels "intelligents" ou réactifs apparaissent comme des plateformes prometteuses pour l'administration de médicaments. Ils peuvent être conçus pour répondre à l'environnement localisé, en accélérant ou en ralentissant la libération de médicaments en réponse à la température, au pH ou à d'autres facteurs.

Pour ce nouveau matériau, Shukla et son équipe ont développé un hydrogel sensible aux β-lactamases, une classe d'enzymes libérées par diverses bactéries nocives. La présence de β-lactamases provoque la dégradation du réseau de polymères réticulés du matériau, libérant les nanoparticules thérapeutiques qu'il contient.

"Ce qui est intéressant, c'est que les β-lactamases sont en fait une cause majeure de résistance aux antibiotiques car elles détruisent les antibiotiques β-lactamines, qui font partie de nos antibiotiques les plus couramment prescrits", a déclaré Shukla. "Mais nous avons pris ce mécanisme de défense bactérien et l'avons utilisé contre les bactéries."

Dans une série d'expériences en laboratoire, Shukla et une équipe d'étudiants diplômés de Brown ont montré que le matériau est en effet sensible aux β-lactamases, ne libérant une cargaison de nanoparticules que lorsque des β-lactamases ou des bactéries productrices de β-lactamases étaient présentes. Sinon, le matériau gardait sa cargaison encapsulée. L'équipe prévoit de continuer à développer et à tester le matériau, éventuellement en milieu clinique en tant que pansement capable de répondre aux infections émergentes.

"Nous pensons que c'est quelque chose qui a le potentiel d'être traduit en clinique", a déclaré Shukla. "Nous continuons à travailler dans ce sens."

Les autres auteurs de l'étude sont Dahlia Alkekhia et Cassi LaRose du Brown's Center for Biomedical Engineering. + Explorer plus loin

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