Une nouvelle étude suggère que les surfaces rugueuses inspirées des pointes bactéricides sur les ailes des insectes pourraient être plus efficaces qu'on ne le pensait pour lutter contre les superbactéries résistantes aux médicaments, y compris les champignons.
Les taux croissants d'infections pharmacorésistantes inquiètent les experts de la santé du monde entier.
Pour éviter les infections autour des implants, tels que les hanches en titane ou les prothèses dentaires, les médecins utilisent toute une gamme de revêtements antimicrobiens, de produits chimiques et d'antibiotiques, mais ceux-ci ne parviennent pas à arrêter les souches résistantes aux antibiotiques et peuvent même augmenter la résistance.
Pour relever ces défis, les scientifiques de l'Université RMIT ont conçu un modèle de pointes à micro-échelle qui peuvent être gravées sur des implants en titane ou d'autres surfaces pour fournir une protection efficace et sans médicament contre les bactéries et les champignons.
L'étude de l'équipe publiée dans Advanced Materials Interfaces a testé l'efficacité de la surface modifiée en titane pour tuer le Candida multirésistant, un champignon potentiellement mortel responsable d'une infection nosocomiale sur 10 liée aux dispositifs médicaux.
Les pointes spécialement conçues, chacune d'une hauteur similaire à celle d'une cellule bactérienne, détruisaient environ la moitié des cellules peu après le contact.
De manière significative, l'autre moitié qui n'a pas été immédiatement détruite est devenue non viable à cause des blessures subies, incapable de se reproduire ou de provoquer une infection.
Le chercheur postdoctoral principal, le Dr Denver Linklater, a déclaré que l'analyse métabolique de l'activité des protéines a révélé que les cellules de Candida albicans et de champignons multirésistants de Candida auris, blessées à la surface, étaient presque mortes.
"Les cellules de Candida qui ont été blessées ont subi un stress métabolique important, empêchant le processus par lequel elles se reproduisent pour créer un biofilm fongique mortel, même après sept jours", a déclaré Linklater, de l'École des sciences du RMIT. "Ils n'ont pas pu être réanimés dans un environnement sans stress et ont fini par s'arrêter dans un processus connu sous le nom d'apoptose, ou mort cellulaire programmée."
L'efficacité de la surface contre les bactéries pathogènes courantes, notamment le staphylocoque doré, a été démontrée dans une étude antérieure publiée dans Materialia. .
La chef du groupe, la professeure distinguée Elena Ivanova, a déclaré que les dernières découvertes mettent en lumière la conception de surfaces antifongiques pour empêcher la formation de biofilm par des levures dangereuses et multirésistantes.
"Le fait que les cellules soient mortes après un premier contact avec la surface - certaines par rupture et d'autres par mort cellulaire programmée peu de temps après - suggère que la résistance à ces surfaces ne se développera pas", a-t-elle déclaré. "Il s'agit d'une découverte importante qui suggère également que la manière dont nous mesurons l'efficacité des surfaces antimicrobiennes pourrait devoir être repensée."
Des progrès ont été réalisés au cours de la dernière décennie dans la conception de surfaces qui tuent les superbactéries au contact. Cependant, trouver les bons types de motifs de surface pour éliminer 100 % des microbes afin que certains ne survivent pas et deviennent résistants est un défi permanent.
"Cette dernière étude suggère qu'il n'est peut-être pas entièrement nécessaire que toutes les surfaces éliminent tous les agents pathogènes immédiatement après contact si nous pouvons montrer que les surfaces provoquent une mort cellulaire programmée dans les cellules survivantes, ce qui signifie qu'elles meurent malgré tout", a-t-elle déclaré. P>
Le groupe de recherche sur les matériaux mécano-biocides multifonctionnels du RMIT est à la pointe du monde depuis plus d'une décennie dans le développement de surfaces antimicrobiennes inspirées des nanopiliers recouvrant les ailes des libellules et des cigales. Ivanova elle-même a été parmi les premières à observer comment, lorsque des bactéries s'installent sur une aile d'insecte, le motif de nanopiliers sépare les cellules, rompant fatalement les membranes.
"C'est comme étirer un gant en latex", a déclaré Ivanova. "Au fur et à mesure qu'il s'étire lentement, le point le plus faible du latex deviendra plus fin et finira par se déchirer."
Son équipe a passé la dernière décennie à reproduire les nanopiliers de ces insectes selon leurs propres nanomotifs, cette dernière avancée étant réalisée grâce à une technique appelée gravure au plasma pour créer le motif antibactérien et antifongique du titane.
Ivanova a déclaré que la technique de gravure relativement simple pourrait être optimisée et appliquée à un large éventail de matériaux et d'applications.
"Cette nouvelle technique de modification de surface pourrait avoir des applications potentielles dans les dispositifs médicaux, mais pourrait également être facilement adaptée à des applications dentaires ou à d'autres matériaux comme les bancs en acier inoxydable utilisés dans la production alimentaire et l'agriculture", a-t-elle déclaré.
Auteur principal de l’étude et doctorat conjoint. Phuc Le, candidat au RMIT et à l'ARC Research Hub for Australian Steel Manufacturing, a déclaré que travailler en étroite collaboration avec le partenaire industriel BlueScope Steel avait aidé à concentrer les efforts sur des solutions pratiques pour l'industrie.
« La collaboration avec des partenaires industriels a été un aspect transformateur de mon parcours doctoral », a-t-il déclaré. "Leurs connaissances directes en tant que fabricants m'ont éclairé sur les défis auxquels leurs produits sont confrontés et m'ont ouvert la porte à la recherche et à la conception de solutions pratiques. Bien que nos études en soient aux étapes préliminaires, les perspectives d'optimisation des produits sont prometteuses."
Plus d'informations : Phuc H. Le et al, Apoptose des espèces de Candida multirésistantes sur des surfaces en titane microstructurées, Interfaces de matériaux avancés (2023). DOI : 10.1002/admi.202300314
Fourni par l'Université RMIT
