Cette approche ouvre la voie à la nouvelle génération de matériaux antimicrobiens

Des chercheurs de la North Carolina State University ont incorporé avec succès des "photosensibilisants" dans une gamme de polymères, donnant à ces matériaux la capacité de rendre les bactéries et les virus inactifs en utilisant uniquement l'oxygène ambiant et la lumière à la longueur d'onde visible. La nouvelle approche ouvre la porte à une gamme de nouveaux produits visant à réduire la transmission d'agents pathogènes résistants aux médicaments.

"La transmission d'agents pathogènes résistants aux antibiotiques, y compris ce qu'on appelle des" super bactéries ", représente une menace importante pour la santé publique, des millions de cas médicaux se produisant chaque année rien qu'aux États-Unis", a déclaré Reza Ghiladi, professeur agrégé de chimie à NC. Etat et auteur correspon- dant d'un article sur le travail. "Beaucoup de ces infections sont causées par des agents pathogènes transmis en surface.

"Notre objectif avec ce travail était de développer des matériaux autostérilisants, non toxiques et suffisamment résistants pour une utilisation pratique. Et nous avons réussi."

"De nombreux travaux ont été réalisés pour développer des molécules de photosensibilisant qui utilisent l'énergie de la lumière visible pour convertir l'oxygène de l'air en oxygène« singulet »biocide, qui perce efficacement les virus et les bactéries», déclare Richard Spontak, professeur distingué de chimie et en génie biomoléculaire, professeur de science des matériaux et d'ingénierie à l'État de Caroline du Nord et co-auteur de l'article. "Il n'y a pas de résistance à ce mode d'action.

"Cependant, l'essentiel des travaux antérieurs dans ce domaine a été effectué avec des substrats – tels que la cellulose – qui ne sont pas pratiques pour une utilisation quotidienne dans des endroits tels que les hôpitaux. Notre travail ici va bien au-delà."

La nouvelle approche consiste à incorporer des photosensibilisants dans des élastomères hydrophobes, semi-cristallins, qui sont imperméables et résilients mécaniquement, tout en permettant à l'oxygène d'accéder aux photosensibilisants. De plus, la distribution de photosensibilisants dans le matériau signifie qu'il conservera ses propriétés antimicrobiennes même si la surface du matériau est rayée ou usée.

"Cet article se concentre sur une classe de polymères, mais constitue une preuve de concept fondamentale qui démontre la capacité d'insérer ces photosensibilisants dans une gamme de matériaux" souples "robustes sans sacrifier la fonctionnalité", déclare Spontak. "C'est la pointe de l'iceberg."

Lors de tests en laboratoire, les chercheurs ont découvert qu'un polymère inclus dans un photosensibilisant inactivait au moins 99,89% des cinq souches bactériennes – et 99,95% des deux virus – lorsqu'il était exposé à la lumière pendant 60 minutes.

"Nous avons également démontré que nous pouvions fabriquer ces matériaux en utilisant des photosensibilisants et des polymères disponibles dans le commerce selon un processus relativement simple", a déclaré M. Ghiladi. "Cela rend la fabrication en vrac à la fois viable et moins coûteuse que les précédentes méthodes de création de matériaux photosensibilisants.

"Nous recherchons actuellement des partenaires pour travailler avec nous sur des recherches utilisant ces matériaux pour lutter contre les agents pathogènes d'importance nationale, tels que Clostridium difficile, classé comme niveau de risque" urgent "par le CDC, et l'anthrax."

"Et même si nous souhaitons utiliser des applications dans des environnements de haute technologie, tels que les hôpitaux, nous pensons qu'il existe un potentiel énorme d'amélioration de la santé dans les régions pauvres", a déclaré Spontak. "Si nous pouvions développer des produits auto-stérilisants qui aident à limiter la propagation de la maladie dans les zones aux ressources médicales limitées, nous pourrions sauver de nombreuses vies."

Le document, "Polymères photodynamiques en tant que matériaux anti-infectieux complets: rester à l’avant d'une menace mondiale croissante", est publié dans la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS.

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Plus d'information:
Bharadwaja S.T. Peddinti et al. Les polymères photodynamiques en tant que matériaux anti-infectieux complets: rester à l’avant face à une menace mondiale croissante, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2018). DOI: 10.1021 / acsami.8b09139