Les infections nosocomiales constituent un problème courant dans le traitement des plaies suppurées, tout comme l'augmentation des bactéries multirésistantes. Afin de lutter efficacement et sélectivement contre les infections bactériennes, une équipe de chercheurs a développé un nanomatériau bactéricide équipé d'un « interrupteur » photochimique pouvant être dirigé soit contre les bactéries Gram-positives, soit contre les bactéries Gram-négatives.
Comme le rapporte l'équipe dans son étude publiée dans Angewandte Chemie , son efficacité contre le SARM peut être étendue à d'autres infections bactériennes sélectives.
Les infections résistantes aux antibiotiques sont devenues un problème de santé publique urgent, en particulier en milieu hospitalier. La plupart des espèces bactériennes en question sont répandues dans la nature, mais peuvent provoquer des infections beaucoup plus graves, parfois incurables, chez les patients immunodéprimés.
Les matériaux bactéricides offrent une nouvelle approche de lutte contre les infections nosocomiales qui ne repose pas sur les antibiotiques. Mrinmoy De et ses collègues de l'Institut indien des sciences de Bangalore, en Inde, ont réussi à produire un nanomatériau sensible à la lumière UV visible qui peut être utilisé pour cibler les bactéries Gram-positives ou Gram-négatives.
Les deux types de bactéries ont des structures et des compositions de membrane externe très différentes. Les bactéries à Gram positif, y compris le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), possèdent une membrane bactérienne majoritairement composée de peptidoglycanes.
En revanche, les bactéries à Gram négatif, notamment Pseudomonas aeruginosa, une autre bactérie associée aux soins de santé présentant une résistance problématique aux antibiotiques à large bande, possèdent une membrane interne et externe principalement composée de phospholipides avec une fine couche de peptidoglycane. "Il est important d'obtenir une activité bactéricide sélective sur la souche", explique De.
Pour obtenir un agent bactéricide capable d'interagir sélectivement avec les deux surfaces chimiques, l'équipe a conçu un nanomatériau fonctionnalisé composé de bisulfure de molybdène (MoS2 ) avec des fragments azobenzène auxquels étaient attachés des groupes amino quaternaires chargés positivement. Tandis que MoS2 est un bactéricide et les groupes amino quaternaires permettent la dépolarisation membranaire, les fragments azobenzène introduisent un commutateur induit par la lumière dans la nanostructure d'une forme trans allongée à une forme cis incurvée pour créer des interactions de surface sélectives.
L'équipe a utilisé plusieurs sondes chimiques et mesures optiques pour déterminer que les formes cis et trans du nanomatériau tuaient les bactéries, bien que de manières très différentes.
Pour le P. aeruginosa à Gram négatif, la forme trans a dépolarisé la membrane bactérienne et l'a percée complètement. Cela a permis au MoS2 nanomatériau pour générer des espèces réactives de l’oxygène intracellulaire et tuer les bactéries. À l’inverse, la souche Gram-positive de SARM a répondu plus efficacement à la forme cis. Dans ce cas, la paroi cellulaire a été endommagée et rompue par des interactions spécifiques.
En "basculant" simplement le commutateur UV de l'état fondamental trans à l'état cis, l'équipe a pu contrôler la sélectivité pour l'un ou l'autre type bactérien. Ils ont démontré l’efficacité de leur nanomatériau en cicatrisant avec succès des plaies infectées par le SARM sur des modèles de souris. Les plaies se sont complètement refermées au bout de 10 jours lorsqu'elles sont traitées avec le réactif cis, plus rapidement que le traitement antibiotique habituel à la vancomycine.
Plus d'informations : Jagabandhu Sahoo et al, Gating photo-contrôlé de l'interaction sélective des membranes bactériennes et de l'activité antibactérienne améliorée pour la cicatrisation des plaies, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202314804
Informations sur le journal : Angewandte Chemie International Edition , Angewandte Chemie
Fourni par Wiley
